JP2007520370A - 熱可塑性材料の光導管の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱可塑性材料の光導管（１４）を製造する方法に関する。
この導管は、第１の軸と呼ばれる縦の軸（Ａ−Ａ´）に沿って光を伝えるための長方形型材によって構成され、両端の一方に前記第１の軸に対して傾斜した壁部（２８）と、レンズの回転軸（Ｂ−Ｂ´）が縦の対称面に含まれるレンズ（３２）とを備えた光リレー（２６）を含み、前記導管（１４）はレンズの厚さを超える所定の最大高さH_max及び縦の軸（Ａ−Ａ´）に沿った所定の平均の長さL_moyを有する。本発明によれば、光導管を、熱可塑性材料を導管と同一形状のキャビティを有する金型（１）内に射出成形することにより単体として作る。その射出を前記軸（Ａ−Ａ´，Ｂ−Ｂ´）によって規定される面に実質的に平行な面全体を覆うように前記キャビティの一側に設けられた注入オリフィスを通して行う。注入オリフィスは０．２H_maxとH_maxの範囲内の高さｈと、０．２L_moyと０．８L_moyの範囲内の長さλを有する。そして、熱可塑性材料を４００ｍｍ³／ｓから１５００ｍｍ³／ｓの範囲内の速度で射出する。
【選択図】
図３

Description

本発明は、熱可塑性材料の光導管の製造方法に関し、特に、眼鏡タイプのフレーム上に取り付けられる電子表示装置を製造する際に用いられる熱可塑性材料の光導管の製造方法に関する。

このような表示装置は、米国特許第6 023 372に記載されていると共に図１の平面図で示されている。このような装置１０は、データ或は画像を受けるための回路と画像アッセンブリを含む第１の筐体２０を有するハウジングアッセンブリ１６を含む。

画像アッセンブリによって伝達される光は、光学装置１４を介して使用者の眼に、例えば眼鏡２４を介して伝えられる。この光導管１４は、光をその縦の軸Ａ−Ａ´に沿って伝える透明な長方形の光導管２６と、偏向アッセンブリ２８とを含み、この偏向アッセンブリ２８は、第１の軸Ａ−Ａ´に対して傾斜した面上に配置されたミラー３０と、回転軸Ｂ−Ｂ´が本例では第１の軸Ａ−Ａ´に垂直でありかつ前記傾斜した面に適合して配置された非球面レンズ３２とを含む。ハウジングアッセンブリ１６は、締結アッセンブリ３６によって眼鏡タイプのフレームのテンプル（つる）３４上に取り付けられる。

光導管は、レンズの厚さを超える所定の最大高さH_max及び縦の軸Ａ−Ａ´に沿った所定の平均の長さL_moyを有する。一例として、このような従来の光導管は、１１ミリメートル（ｍｍ）の最大高さH_maxと３２ｍｍの平均の長さL_moyを有する。

ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を材料として或は「ゼオネックス（登録商標）」（シクローオレフィン ポリマー）を材料として成形された複数の樹脂部分を接合することによって光導管１４を製造することは知られている。これら複数の部分は光リレーを含む。この光リレーは、板から長方形型材をカットし、その後その両端を機械加工して研磨し、さらにその型材にミラー３０を支持させると共に接着剤で接合される同様に成形されたレンズ３２を支持させることによって作成される。

このような製造方法は、処理、カット、機械加工、研磨、及び接合の多数の工程を含み、これらの工程全体にわたって非常に高い精度を必要とするので煩雑である。その結果、その方法は、製造時間が長くなると共に製造コストが高くなってしまう。

本発明は、このような問題を解決するために為されたもので、その目的は簡単でかつ速く、大量生産に適した熱可塑性材料の光導管の製造方法を提供することにある。さらに、本発明の別の目的は、構成材料の優れた均一性を確保することにより品質の良い光伝達を確保し、これによって伝達される画像の劣化を抑制することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、光導管が第１の軸と呼ばれる縦の軸に沿って光を伝えるための長方形型材によって構成され、両端の一方に前記第１の軸に対して傾斜した壁部と、レンズの回転軸が縦の対称面に含まれるレンズとを備えた光リレーとを含み、前記導管はレンズの厚さを超える所定の最大高さH_max及び縦の軸に沿った所定の平均の長さL_moyを有する、熱可塑性材料の光導管の製造方法であって、前記光導管を、熱可塑性材料を光導管と同一形状のキャビティを有する金型内に射出成形することにより単体として作り、その射出を、前記軸によって規定される面に実質的に平行な面全体を覆うように前記キャビティの一側に設けられた注入オリフィスを通して行い、この注入オリフィスは、０．２H_maxとH_maxの範囲内の高さｈ及び０．２L_moyと０．８L_moyの範囲内の長さλを有し、そして、熱可塑性材料を４００ｍｍ³／ｓから１５００ｍｍ³／ｓの範囲内の速度で射出する、ことを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法である。

これらの特徴により、成形された光導管内の材料が均一であることが確保され、これにより光を良好に伝達することができる。また、屈折率が均一であり、これにより色収差或は伝達される画像の劣化を抑制することができる。

好ましい例では、前記注入オリフィスの前記高さｈは０．８H_maxに等しくかつ前記注入オリフィスの前記長さλは０．８L_moyに等しい。

好ましくは、前記速度は７２５ｍｍ³／ｓに等しい。

好ましくは、前記金型は７０℃から９０℃の範囲内に調節された温度に維持される。

好ましくは、前記金型は、前記軸によって規定される面と対称な横の流出オリフィスを含む。

好ましくは、前記金型には、実質的に直角な断面及び前記注入オリフィスに対応する出口のある第１の補助金型部が延びている。

好ましくは、金型には、実質的に直角な断面及び前記横の流出オリフィスに対応する出口のある流出側第２の補助金型部が延びている。

別の特徴によれば、注入される材料に適用される圧縮して保持する工程を含む。

この工程の機能は、冷却の間に起こる特定の容積の変化を、付加的な溶融材料を付加することによって補償することである。

前記圧縮して保持する工程は段階的に行われる。

前記熱可塑性材料は「ゼオネックス」或はＰＭＭＡである。

ＰＭＭＡを使用する際には、ＰＭＭＡは、約２２０℃の温度でかつ実質的に７２５ｍｍ³／ｓの速度で射出されると共に、その後５８MPaで成形される。

好ましくは、前記ＰＭＭＡは、注入後に１秒当たり４３MPaで、その後２秒当たり４６MPaで、その後３秒当たり５０MPaで成形され、金型内での冷却時間はその後１５０秒である。

本発明はまた、眼鏡タイプのフレーム上に或は使用者の眼の前方に位置決めするための特定な装置上に取り付けるのに好適な電子表示装置で、該装置は先行する請求項のいずれかによる方法を用いて製造される少なくとも一つの光導管を含む電子表示装置を提供する。

以下、本発明を、好ましい実施例を示す図面を参照して詳細に説明する。

本発明では（「の背景において」はわかりにくいので、単に「では」とした。）、光導管１４を僅かに異なったものにしても良い。特に、レンズの回転軸Ｂ−Ｂ´は、必ずしも第１の軸Ａ−Ａ´に垂直である必要は無くて、その軸に対して７５°から９０°の範囲内の角度で傾けられるようにしても良い。これにより、光導管が使用者の顔の形状によりきっちりと合うように、一旦取り付けられた光導管を人間工学的に調節することができる。

さらに、光導管を、眼鏡フレーム以外に、使用者の眼の前方に配置される特定の装置上に取り付けることもできる。

本発明による方法において、図２で示すように、複数の部分或は差込部分（insertions）で作られた金型１が使用される。一つの差込部分（one insert）は、製造される導管の面毎に使用される。

より正確には、金型は５つの差込部分１Ａから１Ｅを有し、差込部分１Ｂ，！Ｃ，及び１Ｅは、レンズ３２Ａの表面によって構成される光学面，ミラー３０Ａを支持する傾斜面、及び入口窓と呼ばれるリレー前面３１Ａに対応する。これらの差込部分は、光学的に完全な面が形成されるように、ベリリウム鋼で作られている。

金型自体については、金型は当業者の能力の範囲内で得られるものであるため、以下で詳しく説明しない。

本発明による方法を、得られた成形品を示す図３を参照して説明する。その成形品を示すこの図から、当業者は対応する金型と差込部分を容易に推測することができる。

本発明によれば、光導管を、熱可塑性材料をその導管と同一形状のキャビティを有する金型内に射出することにより単体として作る。

その射出を、軸Ａ−Ａ´，Ｂ−Ｂ´によって規定される面に実質的に平行な面上のキャビティに対して横に配置された注入オリフィスを通して行う。この注入オリフィスは、０．２H_maxとH_maxの範囲内の高さｈと、０．２L_moyと０．８L_moyの範囲内の長さλを有する。

熱可塑性材料を、４００ｍｍ³／ｓから１５００ｍｍ³／ｓの範囲内の速度で射出する。

好ましい実施例では、その注入オリフィスの高さｈは、０．８H_maxに等しくかつその注入オリフィスの長さλは０．８L_moyに等しく、そして、その流速は７２５ｍｍ³／ｓに等しい。

金型１は、７０℃から９０℃の範囲内に調節された温度に維持される。

この注入オリフィスを設けるために、金型には断面が実質的に直角である第１の補助金型部が延びている。この補助金型部は、前記注入オリフィスに対応する出口を有しかつ光導管１４の一側に長方形のブロックを構成する金型４０に連通している。注入井は材料を金型内へ案内し、そして、その注入井に対応する型枠４１が縦の軸Ａ−Ａ´に垂直に延びている。

金型はまた、軸Ａ−Ａ´及びＢ−Ｂ´によって規定される面に関して注入オリフィスと対称な横の流出オリフィスを有する。より正確には、金型には、前記横の流出オリフィスに対応する出口を有する実質的に直角な断面のある流出側の第２の補助金型部が延びている。これに対応する金型４２は、光導管１４の他側に配置された横の長方形ブロックである。

好ましくは、図３で示された面４３が全体として金型の対称面であるという意味で、二つの凹部を有する金型が使用される。全体の金型に対応する成形品が図４で示されている。

半円錐形成形品４１が単一の注入井に対応する。このように、２つの光導管１４Ａ及び１４Ｂは、各々の補助成形品４０Ａ，４２Ａ及び４０Ｂ，４２Ｂと一緒に注入井から成形される。第１の二つの補助注入部は、光導管１４と形状が同じである２つのキャビティに相互に連通する共通の金型を形成する。

実施例として、熱可塑性材料は、「ゼオネックス」或はＰＭＭＡである。

本発明による方法の特別な実施例を以下でより詳しく説明する。この実施例では、使用される熱可塑性材料は、高い精度で光学部品を製造するのに使用することが知られている材料、ＰＭＭＡである。

このＰＭＭＡは、２２０℃の温度でかつ７２５ｍｍ³／ｓの速度で注入井内へ注入される。このような充填作業が７秒から２０秒の間続く。

その後ＰＭＭＡは、徐々に成形される。つまり、ＰＭＭＡは、１秒当たり４３Mpaで、次に２秒当たり４６Mpaで、次に３秒当たり５０Mpaで、そして最後に４０秒当たり５８Mpaで次第に成形され、この後金型内での冷却時間は１５０秒である。

得られた成形品（molding)は金型の外で約１０分の間冷却される。

その後、図４で示される成形品は、分離した光導管１４Ａ及び１４Ｂを得るために、切断される。ミラーが、両光導管の各傾斜面上にアルミニウムの層を製膜することにより或は平面反射膜（a plane mirror-coated mineral slide）を接着することにより作られる。このようにして製造される光導管は、外部からの腐食に対する耐食性を持たせるために、ニスで表面処理される。特に、光学的に作用しない面は、光導管のコントラストを増やすために、塗料で被覆される。

これら二つの光導管１４Ａ及び１４Ｂは、眼鏡スタイルのフレーム上に、或は図１で示されるような電子表示装置を形成するように使用者の眼の前方に位置決めするための特別な装置上に取り付けられる。

眼鏡タイプのフレーム上に取り付けられた従来の電子表示装置を上から見た図である。 本発明による方法で使用される金型の縦断面図である。 本発明による方法を用いて光導管を形成するための成形品を示す斜視図である。 本発明による方法を用いて二つの光導管を形成する成形品を示す斜視図である。

Claims (14)

1. 光導管（１４）は、第１の軸と呼ばれる縦の軸（Ａ−Ａ´）に沿って光を伝えるための長方形型材によって構成され、両端の一方に前記第１の軸に対して傾斜した壁部（２８）と、レンズの回転軸（Ｂ−Ｂ´）が縦の対称面に含まれるレンズ（３２）とを備えた光リレー（２６）とを含んでいる熱可塑性の光導管の製造方法であって、
   前記光導管（１４）はレンズの厚さを超える所定の最大高さH_max及び縦の軸（Ａ−Ａ´）に沿った所定の平均の長さL_moyを有し、
   前記光導管を、熱可塑性材料を導管と同一形状のキャビティを有する金型（１）内に射出成形することにより単体として作り、
   その射出を、前記軸（Ａ−Ａ´，Ｂ−Ｂ´）によって規定される面に実質的に平行な面全体を覆うように前記キャビティの一側に設けられた注入オリフィスを通して行い、
   この注入オリフィスは０．２H_maxとH_maxの範囲内の高さｈ及び０．２L_moyと０．８L_moyの範囲内の長さλを有し、
   そして、熱可塑性材料を４００ｍｍ³／ｓから１５００ｍｍ³／ｓの範囲内のある速度で射出する、ことを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
2. 請求項１による方法において、
   前記注入オリフィスの前記高さｈは０．８H_maxに等しくかつ前記注入オリフィスの前記長さλは０．８L_moyに等しいことを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
3. 請求項１又は２による方法において、
   前記速度は７２５ｍｍ³／ｓに等しいことを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つによる方法において、
   前記金型（１）は７０℃から９０℃の範囲内に調節された温度に維持されることを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つによる方法において、
   前記金型（１）は、前記軸によって規定される面に関して前記注入オリフィスと対称な横の流出オリフィスを含むことを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一つによる方法において、
   前記金型（１）には、実質的に直角な断面及び前記注入オリフィスに対応する出口のある第１の補助金型部が延びていることを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
7. 請求項５又は６による方法において、
   金型（１）には、実質的に直角な断面及び前記横の流出オリフィスに対応する出口のある流出側の第２の補助金型部が延びていることを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか一つによる方法において、
   注入される材料に適用される圧縮して保持する工程を含むことを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
9. 請求項８による方法において、
   前記圧縮して保持する工程は段階的に行われることを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
10. 請求項１乃至９のいずれか一つによる方法において、
    前記熱可塑性材料は「ゼオネックス」であることを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
11. 請求項１〜９のいずれか一つによる方法において、
    前記熱可塑性材料はＰＭＭＡであることを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
12. 請求項１１による方法において、
    前記ＰＭＭＡは、約２２０℃の温度でかつ実質的に７２５ｍｍ³／ｓの速度で射出されると共に、その後５８MPaで成形されることを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
13. 請求項１２による方法において、
    前記ＰＭＭＡは、注入後に１秒当たり４３MPaで、その後２秒当たり４６MPaで、その後３秒当たり５０MPaで成形され、金型内での冷却時間はその後１５０秒であることを特徴とする熱可塑性材料の光導管の製造方法。
14. 眼鏡タイプのフレーム（３４）上に或は使用者の眼の前方に位置決めするための特定な装置上に取り付けるのに好適な電子表示装置で、該装置は前記請求項のいずれか一つによる方法を用いて製造される少なくとも一つの光導管（１４）を含む電子表示装置。