JP2008290338A - Both-side aspheric plastic lens and manufacturing method for both-side aspheric lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非球面プラスチックレンズの製造方法に関し、特に、レンズの第1面の中心と第2面の中心が殆ど一致した非球面プラスチックレンズを製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing an aspheric plastic lens, and more particularly to a method of manufacturing an aspheric plastic lens in which the center of the first surface and the center of the second surface of the lens almost coincide with each other.
従来、光学レンズは、下記特許文献1に開示されているような上型と下型によって構成された金型によって製造されるものが一般的である。上型と下型は、同一軸上で対向する一対の型板にそれぞれ取り付けられ、型板の一方に設けられたガイド軸が、他方に設けられたガイド穴に嵌合して位置決めされ、一方が摺動可能となっている。例えば、上型を摺動可能とした場合、下型には胴型が取り付けられ、レンズ成形面が設けられた下型本体部分が胴型に設けられた円筒穴に嵌合する。上型は、上型本体部分が胴型の円筒穴に嵌合し、円筒穴の内部で、上型に設けられたレンズ成形面が下型に設けられたレンズ成形面と同一軸上で対向してレンズ成形空間を形成する。下型に設けられたレンズ成形面上に、予め加熱されたガラス素材が置かれ、上型と下型が閉じることによって前記レンズ成形空間が形成され、前記ガラス素材にレンズ形状が転写される。 Conventionally, an optical lens is generally manufactured by a mold composed of an upper mold and a lower mold as disclosed in Patent Document 1 below. The upper mold and the lower mold are respectively attached to a pair of mold plates facing on the same axis, and a guide shaft provided on one side of the mold plate is fitted into a guide hole provided on the other side and positioned. Is slidable. For example, when the upper die is slidable, a barrel die is attached to the lower die, and a lower die body portion provided with a lens molding surface is fitted into a cylindrical hole provided in the barrel die. In the upper mold, the upper mold body part fits into the cylindrical hole of the body mold, and the lens molding surface provided in the upper mold faces the lens molding surface provided in the lower mold on the same axis inside the cylindrical hole. Thus, a lens molding space is formed. A preheated glass material is placed on a lens molding surface provided in the lower mold, and the lens molding space is formed by closing the upper mold and the lower mold, and the lens shape is transferred to the glass material.
前述のような胴型にボールベアリングを用いて芯だしの精度向上を図ろうとする方法が下記特許文献2に記載されている。また、下記特許文献3には、胴型の外径を上型あるいは下型とテーパ嵌合させる方法が記載されているが、これは、より大きな部位で嵌合することによって精度向上を図ろうとするものである。更に、下記特許文献4には、レンズ面を形成する鏡面駒より熱線膨張係数の大きな材料の台座を用いて、成形時に締まり嵌めとなることで芯だしをする方法が記載されている。 Patent Document 2 below describes a method for improving the accuracy of centering by using a ball bearing in the body mold as described above. Further, Patent Document 3 below describes a method of tapering fitting the outer diameter of the body mold with the upper mold or the lower mold, but this is intended to improve accuracy by fitting at a larger part. To do. Further, Patent Document 4 listed below describes a method of centering by using a pedestal made of a material having a larger coefficient of thermal expansion than that of a mirror piece that forms a lens surface, so as to be an interference fit during molding.
また、非球面レンズの芯ズレを打ち消すため、レンズ装置の全体または一部が組みあがったところで、投影・撮像を行いながらある1ヶ所あるいは複数箇所のレンズを動かして偏芯調整を行う場合がある。全く調整を行わないよりは良好な像が得られるが、多くは、芯ズレのない非球面レンズを用いた場合に比べると像の劣化は避けられない。
前述の特許文献1〜4に示されるように、レンズの第1面と第2面の中心を正確に合わせることはレンズを作る上で必須であるが、その成形は非常に難しい。個々の第1面あるいは第2面の型は、一体で加工されるため比較的形状制度は出やすいが、これを1つの型として組み合わせるときには、その姿勢合わせや中心合わせが難しい。これは、上型と下型が別体であるためで、ガイド等の加工精度、合い面のガタなどに起因する。加えて、非球面は球面に比べて形状測定が難しいため、成形したレンズの形状を直接測定して金型を修正することもある程度までしか出来ない。特に中心合わせについては、性能への影響が大きいにもかかわらず、光学面中心付近の曲率半径が大きいとどこが中心なのかさえ評価が難しい場合も多く、一般的に困難である。また、径の小さなレンズについては多数個取りの型で作る場合も多く、この場合は更に第1面第2面の位置合わせが難しくなる。 As shown in the aforementioned Patent Documents 1 to 4, it is essential to accurately align the centers of the first surface and the second surface of the lens, but it is very difficult to mold the lens. Since the molds on the first and second surfaces are processed together, the shape system is relatively easy to get out, but when combining them as a single mold, it is difficult to align the posture and center. This is because the upper die and the lower die are separate bodies, and are caused by the processing accuracy of the guide, the play of the mating surface, and the like. In addition, since it is difficult to measure the shape of an aspherical surface compared to a spherical surface, it is only possible to correct the mold by directly measuring the shape of the molded lens. In particular, centering is generally difficult even if the radius of curvature near the center of the optical surface is large, even if the center of curvature is large, it is difficult to evaluate even the center, even though the effect on performance is large. Further, many lenses having a small diameter are often made with a multi-cavity mold, and in this case, it is further difficult to align the first surface and the second surface.
掛かる課題に対して、本発明は、レンズの第1面と第2面の光軸中心が正確に合った非球面プラスチックレンズを、最も安価な多数個取りの射出成形金型によって製造する方法について提案するものである。 In order to solve the problem, the present invention relates to a method of manufacturing an aspheric plastic lens in which the optical axis centers of the first surface and the second surface of the lens are precisely aligned with the least expensive multi-piece injection mold. It is what we propose.
本発明による非球面プラスチックレンズは、第1面(入射面)と第2面(射出面)との間で光軸方向に2つに分割する分割面を備える。前記第2面から前記分割面までの前部材と、前記分割面から前記第1面までの後部材とに分割されたそれぞれのレンズ部材は、同じプラスチック材料で射出成形される。射出成形された2つのレンズ部材(前部材と後部材)は、前記分割面で接合され、前記第1面と前記第2面の光軸中心合わせを行った後にUV硬化接着剤などによって接着固定されて1つのレンズとされる。前記分割面の形状は、光軸位置調整が可能であればどのような形状でも良いが、平面であることが最も好ましく、次に球面が好ましい。 The aspheric plastic lens according to the present invention includes a split surface that splits into two in the optical axis direction between a first surface (incident surface) and a second surface (exit surface). The lens members divided into the front member from the second surface to the dividing surface and the rear member from the dividing surface to the first surface are injection-molded with the same plastic material. Two injection-molded lens members (front member and rear member) are joined at the dividing surface, and the first and second surfaces are centered on the optical axis, and then fixed by UV curing adhesive or the like. Into one lens. The shape of the dividing surface may be any shape as long as the optical axis position can be adjusted, but is most preferably a flat surface, and then a spherical surface.
本発明によれば、成形される2つのレンズ部材は、一方の面のみが非球面であって、他方の面は平面あるいは球面であるから単純な形状であり、且つ鏡面である必要はないから、金型の一方は簡略化でき、多数個取り金型であっても成形し易く、成形後、第1面と第2面の光軸中心合わせを行ってから接着固定して1つのレンズにするので、第1面(入射面)と第2面(射出面)の光軸中心に殆どズレのない高精度な両面非球面プラスチックレンズを得ることができる。 According to the present invention, the two lens members to be molded have a simple shape because only one surface is aspherical and the other surface is flat or spherical, and it is not necessary to have a mirror surface. One of the molds can be simplified, and even a multi-cavity mold can be molded easily. After molding, the first and second surfaces are centered on the optical axis, and then bonded and fixed to one lens. Therefore, it is possible to obtain a highly accurate double-sided aspherical plastic lens having almost no deviation between the optical axis centers of the first surface (incident surface) and the second surface (exit surface).
本発明の実施形態である両面非球面プラスチックレンズおよびその製造方法について説明する。図1に示すように、レンズ10は、プロジェクタの投映レンズとして用いられるプラスチックレンズで、凹の非球面形状入射面11aと凸の非球面形状射出面12aを有し、前記入射面11aと前記射出面12aの間に分割面11b,12bを有する。前記入射面11aを有する後部材11の前記分割面11bと、前記射出面12aを有する前部材12の前記分割面12bは、ともに平面にて形成されており、その間を透明なUV硬化接着剤によって接着固定され一体となっている。前記後部材11と前記前部材12は、それぞれ射出成形金型によって成形される。前記後部材11と前記前部材12は、もともと1つのレンズとして設計されたものであるから、当然に、同一樹脂で成形される。前記後部材11は、フランジ部11fを備えている。
A double-sided aspheric plastic lens and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、レンズ10を構成する部材の1つである前記後部材11は、8個取り射出成形金型である可動型20と固定型30によって成形される。可動型20には、前記後部材11のレンズ形状スペース21が8個掘り込まれているが、固定型30は中央に溶けた樹脂を可動型20に送り込むスプル孔31があいているのみで、レンズ形状は掘り込まれていない。固定型30には四隅にガイド軸32が備えられている。可動型20の四隅には、前記ガイド軸32と嵌合するガイド穴22が設けられ、前記ガイド軸32がガイド穴22を摺動して、可動型20と固定型30の開閉が行われる。
As shown in FIG. 2, the rear member 11, which is one of the members constituting the
図3に示すように、可動型20は、中央部分にレンズ成形スペース21を設けているが、その中心には鏡面駒23が嵌め込まれおり、この鏡面駒23の先端に設けられた非球面形成面23aが後部材11の成形時に入射面11aを形成する。鏡面駒23の嵌め込まれた周囲にはフランジ形成面20fが設けられている。フランジ形成面20fは固定型30とによって前記フランジ部11fを形成する。一方、固定型30のレンズ形成面は平面で良いから、鏡面駒を使用する必要がなく、PL面(金型合わせ面)33全体が平面となっている。
As shown in FIG. 3, the movable mold 20 has a
図4に示すように、前記前部材12を成形する可動型40は、中央部分にレンズ成形スペース41を設けているが、その中心には鏡面駒43が嵌め込まれおり、この鏡面駒43の先端に設けられた非球面形成面43aが前部材12の成形時に射出面12aを形成する。一方、固定型50のレンズ形成面は平面で良いから、鏡面駒を使用する必要がなく、PL面53全体が平面となっている。
As shown in FIG. 4, the movable mold 40 for molding the
次に、このように構成された金型によって成形された前記後部材11と前記前部材12をUV硬化接着剤によって一体化する時の偏芯調整方法について説明する。図5に示すように、偏芯調整装置60は、レンズ10を載せる前にレーザビーム63がエリアセンサ64上の定点に入射するように予め設定する。その後、前記後部材11を偏芯調整装置60の上に載せる。偏芯調整装置60の上に載せられた前記後部材11の前記分割面11bの上にUV硬化接着剤を塗布する。前記前部材12を、前記分割面12bを下にして分割面12bに前記UV硬化接着剤が付着するように前記後部材11の上に載せる。
Next, a method for adjusting the eccentricity when the rear member 11 and the
偏芯調整装置60への前記後部材11と前記前部材12の載置が済んだら、前記前部材12に調整工具62をセットする。このとき、前記前部材12が前記後部材11から浮かないようにするために、中央に孔のあいた錘(図示せず)を前記前部材12の上に載せておくと良い。
After the rear member 11 and the
次に、偏芯調整装置60の上方からレーザビーム63を入射させ、内部に配置されたエリアセンサ64に対するレーザビーム63の入射位置が定点に来るように調整工具62を調節し、レンズ30の偏芯調整を行う。調整工具62は、被検物(この場合は前部材12)の四方に配置されているので、被検物の位置を移動させることが出来る。
Next, the
レーザビーム63は、エリアセンサ64上の定点に入射するように予め設定されており、前記後部材11に対して前記前部材12が偏芯している場合には、レーザビーム63はエリアセンサ64の定点から外れた位置に入射する。したがって、エリアセンサ64からの出力によりレーザビーム63の入射位置と定点の座標とをモニタ表示しておけば、前記前部材12の偏芯量がレーザビーム63の入射位置の定点座標からのズレ量として表示され、これらが合致するように前記調整工具62によって前記前部材12の外周を押圧して前記前部材12を移動させればよい。
The
なお、エリアセンサ64からの出力と定点座標とのズレ量及びズレの方向に基づいて演算し、自動的に前記調整工具62の移動を制御することによって自動化を図ることも可能である。また、レーザビーム63の代わりにコリメータからの平行ビームを用い、エリアセンサ64の代わりに同位置にスクリーンを配置して、顕微鏡により平行ビームの入射位置と定点との合致を観察しながら前記前部材12の偏芯調整を行うことも可能である。また、光線の方向を逆にして、エリアセンサ64の代わりにチャート及びチャートの下側からチャートを照明する照明系を配置し、上方にスクリーンを配置して、スクリーンに投影されたチャートの像を観察しながら偏芯調整を行うことも可能である。
It is also possible to perform automation by calculating based on the amount and direction of deviation between the output from the
前記前部材12の偏芯調整を行った後に、前記調整工具62を調整後の位置に固定したまま前記前部材12の上から前記UV硬化接着剤に紫外線を照射する。UV硬化接着剤が硬化した時点で前記前部材12が前記後部材11に固定され、ここに1つのレンズ10が完成する。その後、前記調整工具62を外す。接着剤の硬化の過程で、振動など外力が加わることがあっても、接着剤の硬化が完了するまで調整工具62を調整後の位置に固定しておくので、前記前部材12が調整後の位置からずれることはない。
After the eccentric adjustment of the
前記実施形態におけるレンズ10は、後部材11と前部材12の分割面11b,12bが平面である場合について説明したが、前記レンズ10の入射面11aまたは射出面12aの形状によっては、平面で分割することが出来ない時がある。この場合は、前記レンズ10の厚さ方向の略中央部で分割する球面によって後部材と前部材に分割することが望ましい。
The
図6に示すように、レンズ70は、凹の非球面形状入射面71aを備えた後部材71と凸の非球面形状射出面72aを備えた前部材72を、UV硬化接着剤によって接着し一体としたものである。前記後部材71は前記前部材72側に凸の分割面71bを有し,前記前部材72は前記後部材71側に凹の分割面72bを有する。前記分割面71bと前記分割面72bは、ともに同じRの球面形状である。前記後部材71と前記前部材72は、それぞれ射出成形金型によって成形される。前記後部材71は、フランジ部71fを備えている。
As shown in FIG. 6, the
前記実施形態は分割面を平面あるいは球面とした場合について説明したが、分割面の形状はこれに限るものではなく、どのような形状であっても良い。但し、前部材を後部材の上で移動させて偏芯調整するための移動が可能でなければならない。 In the above embodiment, the case where the dividing surface is a plane or a spherical surface has been described. However, the shape of the dividing surface is not limited to this, and any shape may be used. However, it must be possible to move the front member on the rear member to adjust the eccentricity.
前記実施形態では分割面の全面にUV硬化接着剤を塗って前部材と後部材を一体化したが、本発明はこれに限るものではなく、前部材と後部材を一体化する方法はどのような方法を用いても良い。例えば、図7に示すように、レンズ80を分割面82bの周縁部に平面部82dを設けた前部材82と前記後部材71によって構成しても良い。前記平面部82dを前記後部材71に当接させることによって、分割面71bと分割面82bの間に僅かな隙間82cを形成し、ここにオイルを充填する。前記分割面71bと前記分割面82bの表面に例えば傷があったとしても、前記オイルによって影響が消されてしまう。前記平面部82dはUV硬化接着剤によって後部材71に接着され、前記オイルは密閉される。
In the above embodiment, the front member and the rear member are integrated by applying a UV curable adhesive to the entire surface of the dividing surface. However, the present invention is not limited to this, and how is the front member and the rear member integrated? Various methods may be used. For example, as shown in FIG. 7, the
前記実施形態は、フランジ部11f,71fを後部材11,71に設けたが、前部材12,72,82に設けても良いし、前部材と後部材の両方に設けても良い。あるいは、フランジ部が全くなくても良い。
In the above embodiment, the
前記実施形態は、プロジェクタの投映レンズとして用いられる両面非球面について説明したが、本発明によるレンズの製造方法は、例えば、前記第1面(入射面)が球面である場合に採用しても問題なく、非球面である前記第2面(射出面)の中心を前記第1面の中心に合わせることを簡単に行うことができる。 In the above-described embodiment, a double-sided aspheric surface used as a projection lens of a projector has been described. However, the method for manufacturing a lens according to the present invention may be employed even when the first surface (incident surface) is a spherical surface, for example. In addition, the center of the second surface (exit surface), which is an aspherical surface, can be easily adjusted to the center of the first surface.
10,70,80 レンズ
11,71 後部材
11a 入射面
11b,12b,71b,72b,82b 分割面
12,72,82 前部材
12a 射出面
20,40 可動型
23,43 鏡面駒
30,50 固定型
10, 70, 80
Claims (4)
前記入射面と前記射出面の間に前記射出面を有する前部材と前記入射面を有する後部材とに分割する分割面を備え、前記前部材と前記後部材を同一樹脂で成形して、前記前部材の分割面と前記後部材の分割面とを合わせた状態で前記入射面と前記射出面の光軸中心を合致させた後に接着固定したことを特徴とする両面非球面プラスチックレンズ。 In a double-sided aspheric plastic lens having an entrance surface and an exit surface,
A split surface that splits the front member having the exit surface and the rear member having the entrance surface between the entrance surface and the exit surface, and molding the front member and the rear member with the same resin, A double-sided aspherical plastic lens, wherein the front surface and the rear surface of the divided surface are aligned, and the optical axis centers of the entrance surface and the exit surface are made to coincide with each other and then bonded and fixed.
前記入射面と前記射出面の間で前記射出面を有する前部材と前記入射面を有する後部材とに分割して、前記前部材と前記後部材を同一樹脂で成形し、前記前部材の分割面と前記後部材の分割面とを合わせた状態で前記入射面と前記射出面の光軸中心を合致させた後に接着固定したことを特徴とする両面非球面プラスチックレンズの製造方法。 In a method for manufacturing a double-sided aspheric plastic lens having an entrance surface and an exit surface,
The front member having the exit surface and the rear member having the entrance surface are divided between the entrance surface and the exit surface, and the front member and the rear member are formed of the same resin, and the front member is divided. A method for producing a double-sided aspherical plastic lens, wherein the optical axis centers of the incident surface and the exit surface are matched after the surface and the split surface of the rear member are aligned.
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