JP2010256922A - 非球面プラスチックレンズ及びそれを製造するための金型 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズのリブの上面及び下面に二重の段差部が形成されたレンズとそれを製造するための金型を提供する。
【解決手段】段差部が備えられた非対称プラスチックレンズ１０は、中央部の上下部がそれぞれ異なる曲率を有する湾曲形状に形成された球面部１１と、球面部の周縁部上から外側に伸びた円板型に形成され、その上下面の端部に異なる高さを有するバー１４が突設されたリブ１２と、リブの上下面に対称に形成された２段の段差部１３と、を備え、金型のピンコア２１と支持コア２５との結合界面に形成された隙間によって、レンズのリブの上下面に生成されるバーによる鏡筒内の載置不良が改善されて、光学系を形成するレンズユニットの収率を著しく向上させることができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、レンズのリブ面に二重の段差部が形成されたレンズ、及びそれを製造するための金型に係り、さらに詳細には、非球面プラスチック光学レンズの射出成形時に発生するバー（ｂｕｒｒ）が、光学性能に影響を及ぼさないように、レンズのリブ面に２段の段差部を形成することによって、鏡筒の内部に各レンズを水平結合した非球面プラスチックレンズ及びそれを製造するための金型に関する。

現在、携帯電話及びＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）のような携帯用端末は、最近、その技術が発展するにつれて、単純な電話機能だけでなく、音楽、映画、ＴＶ、ゲームなどにマルチコンバージェンスとして使用されており、このようなマルチコンバージェンスへの展開を導いているものとして、カメラモジュールが最も代表的なものの１つである。このようなカメラモジュールは、既存の３０万画素（ＶＧＡクラス）から現在の８００万画素への高画素化が進んでいる。

一般に、カメラモジュール（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｃａｍｅｒａ Ｍｏｄｕｌｅ：ＣＣＭ）は小型で、多様な形態のＩＴ機器に適用されているところ、最近では、消費者の好みに合わせて、小型のカメラモジュールの装着された機器が市場に現れてきている実情である。

このようなカメラモジュールは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などのイメージセンサー及びレンズを主な部品として製作されており、前記レンズを通じて透過された入射光を前記イメージセンサーを通じて集光させ、機器内のメモリ上にデータとして保存し、保存したデータは、機器内のＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）またはＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）モニタなどのディスプレイ媒体を通じて映像としてディスプレイさせる。

最近、デジタル技術の発展に伴い、画像の圧縮及び復元や、マルチメディア製品の周辺機器についての技術の向上に符合するために、モバイルカメラ用レンズの薄型化及び小型化のための研究が絶えず行われており、メガクラスの解像度を有し、かつ、被写体の撮像時に入力される多様な種類の波長を有する入射光の影響によって、被写体の形状が変わる多様な種類の収差が制御され得る非球面プラスチックレンズの開発が加速化されている。

前記非球面プラスチックレンズは、一対のピンコアの間で圧着されることによって射出成形され、円筒形の鏡筒の内部に順次に積層されて、ＶＧＡ級からメガ級に至るレンズ光学系を形成する。

前記非球面プラスチックレンズは、鏡筒内に積層されて結合しつつ、レンズの傾きや浮きなどによる不安定な載置によって、光学系を含んだレンズユニットに不良が発生するが、このような不良要因が発生するレンズ及びレンズの成形構造について図面を参照して簡略に説明すれば、次の通りである。

図１は、従来の非球面プラスチックレンズの断面図であって、図１に示すように、従来の非球面プラスチックレンズ１００は、中央部に外部から被写体の反射光が入射され、所定の曲率を有する湾曲形状に形成された球面部１１０が備えられ、前記球面部１１０の外周縁部に平坦面のリブ１２０が形成される。

このとき、前記非球面プラスチックレンズ１００のリブ１２０は、その上下面に垂直にそれぞれ異なる高さを有するバー１３０が突設される。

このような構造を有する従来の非球面プラスチックレンズ１００は、鏡筒内に積層されて結合するとき、前記リブ１２０の平坦面が鏡筒の載置面に密着して、前記非球面プラスチックレンズ１００が正確に水平状態で鏡筒内に結合されねばならないが、前記リブ１２０の上下面に形成されたそれぞれ異なる高さを有するバー１３０が載置面に接触することによって、前記バー１３０の高さの差によるレンズ１００の傾きが発生するという問題点がある。

したがって、従来の非球面プラスチックレンズ１００が結合されたレンズユニットは、焦点合わせが困難であり、かつ解像度の低下による画質の低下が必ず発生した。

このように、前記レンズユニットに結合されるレンズの深刻な不良要因によって作用するバー１３０の発生原因を、図２及び図３に示す金型構造を通じて説明すれば、次の通りである。

図２は、従来の非球面プラスチックレンズの圧着時の射出金型の構成図であり、図３は、非球面プラスチックレンズの圧着解除時の金型の構成図である。

図２及び図３に示すように、従来の非球面プラスチックレンズ１００を製作するための金型２００は、互いに対称に形成された可動側金型２１０と固定側金型２２０とに区分され、前記可動側金型２１０と固定側金型２２０とは、それぞれその中心部にピンコア２１１、２２１が結合された支持コア２１２、２２２から構成される。

前記可動側金型２１０と固定側金型２２０との各支持コア２１２、２２２の内部に結合されたピンコア２１１、２２１は、その対向面が無電解ニッケルメッキ面で形成され、その間で半溶融状態の加工レンズ１００’が圧着されることによって、図１の非球面プラスチックレンズ１００が製作される。

このとき、前記可動側金型２１０及び固定側金型２２０の前記支持コア２１２、２２２とピンコア２１１、２２１との結合部位には、必ず微細な組立て隙間２３０が形成され、この部位は、加工レンズ１００’の射出が進行するにつれて、その射出圧力によって隙間２３０がさらに大きくなって、図１に示すように、非球面プラスチックレンズ１００のリブ１２０の上下面に異なる高さを有するバー１３０が生じるという問題点がある。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、可動側金型と固定側金型との結合部位を通じて、射出成形時に生成されるバーの高さを補償できる段差部を非球面プラスチックレンズのリブの上下面に形成することによって、円筒形の鏡筒の内部に多段に積層されるレンズが常に水平状態で載置されることによって、レンズの傾きによる不良を防止すると共に、光学系を形成するレンズユニットの収率を向上させることができる非球面プラスチックレンズ及びそれを製造するための金型を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明に係る非球面プラスチックレンズは、中央部に所定の曲率を有する湾曲形状に形成された球面部と、前記球面部の外周縁部から伸びて、その上下面に２段の段差部が形成されたリブとから構成される。

前記非球面プラスチックレンズが、鏡筒の載置部に順次に多段積層されつつ、レンズのリブの一面は、載置部の上面に密着して結合され、前記レンズのリブの他面は、前記鏡筒内に挿入される押込リングの底面に密着するように装着される。

このとき、前記レンズが、球面部の外側に伸びた平坦部が、鏡筒の載置部上に水平状態で密着して支持されることによって、前記リブの上下面に突設されたバーが、前記レンズの段差部内に隠れるように結合されることによって、レンズの傾きのような不良要因が除去される。

ここで、前記段差部の高さが、突設したバーの高さより高く形成されることが好ましく、前記レンズの上部の湾曲面が、凸状に形成され、下部の湾曲面が、凹状に形成されて、全体的に球面と平坦面とが混合された非球面レンズを形成する。

また、前記非球面プラスチックレンズの射出成形金型が、支持コアの内部に回転自在に結合されたピンコアからなる可動側金型と固定側金型とに区分され、前記各ピンコアの射出面の中央部に凹状の成形部が形成され、その端部に段差部が形成される。

前記金型が、円筒形の可動側金型及び固定側金型の中央部にそれぞれ回転自在に結合されるピンコアが装着され、前記固定側金型の一面に可動側金型が密着して、前記ピンコアの対向面の間に介在される加工レンズが圧着されることによって、前記ピンコアの加工面の形状によって２段の段差部及びバーが共存する非球面のプラスチックレンズを製作する。

このとき、前記段差部が、段付き切削加工によって形成され、前記段差部の高さが、最大０．０３ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明によれば、本発明の非球面プラスチックレンズ及びそれを製造するための金型は、可動側金型及び固定側金型を通じた非球面プラスチックレンズの射出成形時に、各金型のピンコアに形成された段差部によって、レンズのリブの上下面にそれぞれ２段の段差部を形成することによって、前記金型のピンコアと支持コアとの結合界面に形成された隙間によって、レンズのリブの上下面に発生するバーによる鏡筒内の載置不良が改善され、光学系を形成するレンズユニットの収率を著しく向上させることができる。

また、本発明は、非球面プラスチックレンズの段差部を形成するピンコアの段差部が摩耗されれば、前記ピンコアの段差部のみを切削または研削加工することによって再使用して、前記結合界面の隙間を通じて発生するバーの形成範囲内まで使用することができるため、金型の寿命を延長させ得る。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態に係る段差部が備えられたレンズ及びそれを製造するための金型について詳細に説明する。

＜非球面プラスチックレンズの構造＞
図４は、本発明に係る非球面プラスチックレンズの金型及びその射出形態を示す構成図であり、図５は、図４の“Ａ”部分を拡大した断面図であり、図６は、本発明に係る非球面プラスチックレンズの鏡筒結合を示す断面図である。

図４、図５及び図６に示すように、本発明の非球面プラスチックレンズ１０は、中央部に所定の曲率を有する湾曲面１１ａ、１１ｂからなる球面部１１と、前記球面部１１の周縁部上からその外側に伸びて、２段の段差部１３を有するリブ１２とから構成される。

前記非球面プラスチックレンズ１０の球面部１１は、その上下面がそれぞれ異なる曲率を有する凸状の湾曲面１１ａと、凹状の湾曲面１１ｂとから構成され、レンズ１０の中心を基準に互いに対称に形成される。このとき、通常的に、前記球面部１１の上面に形成された凸状の湾曲面１１ａの曲率は、下面に形成された凹状の湾曲面１１ｂの曲率より小さく形成される。

前記球面部１１の周縁部上から外側に伸びたリブ１２は、上下面がそれぞれ平坦面１２ａ、１２ｂをなし、前記平坦面１２ａ、１２ｂの端部側に連結された階段状の第１段差部１３ａ及び第２段差部１３ｂを構成する２段の段差部１３が備えられる。

前記２段の段差部１３は、前記レンズ１０の両面が圧着される可動側金型２０及び固定側金型３０のピンコア２１、３１を用いた射出成形によって形成される。このとき、前記第１段差部１３ａは、ピンコア２１、３１間の圧着によって形成され、前記第２段差部１３ｂは、前記ピンコア２１、３１と接触界面を有するように結合された支持コア２５、３５間の圧着によって形成される。

したがって、前記非球面プラスチックレンズ１０は、ピンコア２１、３１と支持コア２５、３５との境界面が接する第２段差部１３ｂ上に、従来のように異なる高さを有するように、金型２０、３０の圧着力によってリブ１２の上下面にバー１４が発生すると共に、前記バー１４の高さが補償されうる深さに第１段差部１３ａが形成される。

レンズ１０の射出成形時に、バー１４は、約１０μｍ以下の高さに生成されるため、前記第１段差部１３ａは、それ以上の深さに形成され、前記リブ１２を安定的に載置させるために、最大３０μｍ以下の深さに形成されることが好ましい。

一方、前記のような構造を有する本発明の非球面プラスチックレンズ１０は、円筒形の鏡筒４０の内部に順次に結合されつつ、前記鏡筒４０の内壁面に突設された載置部４１にリブ１２の下面が載置し、前記リブ１２の上面は、積層されて結合された各レンズ１０の移動を防止するための押込リング５０の下面に密着するように装着される。

すなわち、前記鏡筒４０の載置部４１の上面と押込リング５０の下面とには、レンズ１０の球面部１１から水平に伸びて第１段差部１３ａを連結するリブ１２の平坦面１２ａ、１２ｂが接触することによって、前記鏡筒４０内で傾かずに水平状態で装着される。

このとき、前記レンズ１０のリブ１２に形成された第１段差部１３ａが、第２段差部１３ｂに形成されたバー１４の高さより高く形成されることによって、前記第１段差部１３ａと載置部４１の上面との間に形成された空間にバー１４が位置することによって、前記非球面プラスチックレンズ１０の鏡筒４０の組立時に傾きの補正が行われる。

＜非球面プラスチックレンズの射出金型＞
このような構成を有する非球面プラスチックレンズを射出成形する金型の構造を、図７及び図８を参照して説明すれば、次の通りである。

図７は、本発明に係るレンズを成形するための金型のピンコアの断面図であり、図８は、本発明に係るレンズを成形するための金型のピンコアの一部の切開斜視図である。

本発明に係るレンズの射出金型は、図４に示すように、可動側金型２０と固定側金型３０とに区分され、前記可動側金型２０及び固定側金型３０は、それぞれレンズ１０を圧着成形するピンコア２１、３１と、前記ピンコア２１、３１が回転自在に結合される支持コア２５、３５とから構成される。

前記可動側金型２０は、固定側金型３０の一面から左右に移動しつつ、前記ピンコア２１、３１の対向面の間に介在された半溶融状態のレンズ１０を圧着することによって、２段の段差部１３が備えられたリブ１２が対称に形成される非球面プラスチックレンズ１０が製作され、ここで、前記レンズ１０の一面が直接的に圧着される可動側金型２０のピンコア２１の形状を代表的に説明すれば、次の通りである。

図７および図８に示すように、前記ピンコア２１は、支持コア２５の中央部で回転自在に円筒形に形成され、前記レンズ１０の一面が圧着される射出面の中央部には、凹状の成形部２２が形成され、その端部には、レンズ１０の第１段差部１３ａを加工するための段差部２３が形成される。

前記ピンコア２１の段差部２３は、段付き切削加工によって形成され、その高さｈは、０．０３ｍｍ以下に形成され、その幅ｓは、最小０．２ｍｍ以上に形成される。

前記段差部２３の高さｈを０．０３ｍｍ以下に形成する理由は、レンズ１０の鏡筒４０の装着時に、載置部４１に安定的に結合させるためであり、その幅ｓを０．２ｍｍ以上に形成する理由は、ピンコア２１の圧着時に、段差部２３の外周縁部側が破れることを防止するためである。

また、前記段差部２３が、その射出面となす傾斜面２３ａの角度は、３０゜〜６０゜の範囲内にし、これは、前記段差部２３によって形成されるレンズ１０第１段差部１３ａの面加工時に、面同士の接触及び分離を容易にして、球面部１１から伸びるリブ１２の平坦面１２ａ、及び第１段差部１３ａの良好な加工面を形成するためである。

以上で説明した本発明の好ましい実施形態は、例示の目的のために開示されたものであり、当業者ならば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であろうが、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属すると解釈されねばならない。

従来の非球面プラスチックレンズの断面図である。 従来の非球面プラスチックレンズの圧着時の射出金型の構成図である。 従来の非球面プラスチックレンズの圧着解除時の金型の構成図である。 本発明に係る非球面プラスチックレンズの金型及びその射出形態を示す構成図である。 図４の“Ａ”部分を拡大した断面図である。 本発明に係る非球面プラスチックレンズの鏡筒結合を示す断面図である。 本発明に係るレンズを成形するための金型のピンコアの断面図である。 本発明に係るレンズを成形するための金型のピンコアの一部の切開斜視図である。

１０ 非球面プラスチックレンズ
１１ 球面部
１１ａ、１１ｂ 湾曲面
１２ リブ
１２ａ、１２ｂ 平坦面
１３ ２段の段差部
１３ａ 第１段差部
１３ｂ 第２段差部
１４ バー
２０ 可動側金型
２１、３１ ピンコア
２２ 成形部
２３ 段差部
２３ａ 傾斜面
３０ 固定側金型
２５、３５ 支持コア
４０ 鏡筒
４１ 載置部
５０ 押込リング
ｈ 高さ
ｓ 幅

Claims (8)

1. 中央部の上下部がそれぞれ異なる曲率を有する湾曲形状に形成された球面部と、
   前記球面部の周縁部上から外側に伸びて円板型に形成され、その上下面の端部にバーが突設されたリブと、
   前記リブの上下面に対称に形成された２段の段差部と、
   を備える非球面プラスチックレンズ。
2. 前記２段の段差部は、第１段差部、及びバーを突設した第２段差部から構成され、前記第１段差部が、第２ 段差部の上部に突設したバーの高さ以上の深さに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の非球面プラスチックレンズ。
3. 前記第２段差部は、３０μｍ以下の深さに形成されたことを特徴とする請求項２に記載の非球面プラスチックレンズ。
4. 前記２段の段差部は、前記リブの一面にのみ形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の非球面プラスチックレンズ。
5. 請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の非球面プラスチックレンズを射出成形する金型であって、該金型は、円筒形の支持コアの中央部に、前記レンズの両面に密着するピンコアが回転自在に装着された可動側金型及び固定側金型からなり、前記各ピンコアの対応する射出面の中央部に凹状または凸状の成形部が形成されると共に、その端部に段差部が形成され、このとき、前記固定側金型の一面に可動側金型が密着しつつ、前記ピンコアの対向面の間に介在されたレンズが圧着されて、前記ピンコア及び支持コアの加工面の形状による２段の段差部が備えられたレンズを製作することを特徴とする非球面プラスチックレンズの製造金型。
6. 前記ピンコアの段差部は、０.０３ｍｍ以下の高さを有するように形成されたことを特徴とする請求項５に記載の非球面プラスチックレンズの製造金型。
7. 前記ピンコアの段差部は、最小０.２ｍｍ以上の幅を有するように形成されたことを特徴とする請求項５または６に記載の非球面プラスチックレンズの製造金型。
8. 前記段差部は、レンズが圧着される射出面となす傾斜面の角度が、３０゜〜６０゜の範囲内で形成されたことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の非球面プラスチックレンズの製造金型。

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