JP2012022074A - 光学系レンズユニットとそのプラスチックレンズ成形金型及びプラスチックレンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鏡筒と光学系レンズとを高精度で位置決めすることができるとともに、高精度の光学系レンズの成形金型で容易に成形できるようにする。
【解決手段】固定金型２１と可動金型２２、この固定金型２１と可動金型２２に着脱自在に組み付ける入れ子２３，２４によって囲まれたキャビティに樹脂を充填し、プラスチックレンズ１を成形する。プラスチックレンズ１のレンズ部２と円錐面４，５を入れ子２３，２４で成形し、プラスチックレンズ１のコバ部３を固定金型２１と可動金型２２で成形する。これにより、円錐面４，５とレンズ部２とが径方向にズレることなく、同芯状となるように成形精度を高めることができ、鏡筒にプラスチックレンズ１を組み込む際、プラスチックレンズ１の円錐面４と鏡筒の当接面とを嵌合させて、鏡筒とプラスチックレンズ１とが同芯状となるように正確に位置決めすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話や携帯端末用あるいは一般的なズームレンズ、デジタルカメラなどに組み込まれる光学系レンズとして使用され、特に、光学系レンズと鏡筒とを高精度に位置決めできる光学系レンズユニットとそのプラスチックレンズ成形金型及びプラスチックレンズの製造方法に関する。

近年、撮像装置を備えた携帯端末の市場の拡大に伴い、この撮像装置には高画素数で小型の固体撮像素子が搭載されるようになった。このような撮像素子の小型化・高画素化に対応し、例えば、特許文献１，２で示すように、複数枚のレンズで構成した撮像レンズが一般化している。

特許文献１で示す撮像レンズは、１枚のプラスチックレンズと１枚のガラスレンズと、これらのレンズを組み込む鏡筒とを備え、プラスチックレンズとガラスレンズとが接触するレンズの周辺領域を同一曲率又は同一テーパ面とし、各レンズを鏡枠に組み込む際、最初に鏡枠に組み込むプラスチックレンズの接触部と鏡筒の受け面とを当接させて鏡筒とプラスチックレンズとを位置決めした状態で、ガラスレンズを鏡筒の内周面に嵌合させながらプラスチックレンズに押し当てて光軸方向に加圧することによって、鏡筒の受け面とガラスレンズとでプラスチックレンズを挟み付け、各レンズの周辺領域に形成する同一曲率又は同傾斜のテーパ面の嵌合によって各レンズの光軸を一致させるように構成している。

また、特許文献２には、鏡筒に組み込まれるレンズを全てプラスチックレンズで構成した撮像レンズが提案されているが、一般的に携帯電話などに用いられる撮像レンズは、鏡筒に組み込まれるレンズの全てを成形加工が容易なプラスチックレンズで構成し、一方、デシタルカメラなどにおいては、ズームレンズが主流であり、鏡筒に組み込まれるレンズはガラスレンズのみで構成され、または特許文献１のようにガラスレンズとプラスチックレンズとの組み合わせが一般的である。これら特許文献１及び特許文献２に示す撮影レンズは、図１，図２で示すように、プラスチックレンズの外径を鏡筒の内径より僅かに小さく形成して、鏡筒との間の径方向のクリアランスを保って鏡筒に挿入し、鏡筒に挿入したレンズを光軸方向に押圧した状態で最後段レンズを接着剤で固定する、あるいは、鏡筒に圧入したレンズ押えによって固定していた。

特開平９−１１３７８３号公報 特開特開２００５−３３８８６９号公報

特許文献２（特許文献１も同様）で示すような撮像レンズは、例えば、図２で示すように、最初に鏡筒Ｋに挿入する第１のプラスチックレンズＲ１の受面Ｕを鏡筒Ｋに形成する当接面Ｋ１に当接させ、この受面Ｕと当接面Ｋ１を光軸に対して垂直することによって、鏡筒Ｋに対して第１のプラスチックレンズＲ１を光軸方向に位置決めした状態で順次、次段の第２のプラスチックレンズＲ２（特許文献１においてはガラスレンズ）・・を挿入し、各レンズＲ１，Ｒ２のコバ部Ｒ１ａ、Ｒ２ａの重ね合わせ面に形成する円錐面Ｔを相互に嵌合（又は係合）させることによって、各レンズＲ１，Ｒ２双方の光軸を一致させた状態でユニット化させ、最後に挿入した最後段レンズを鏡筒Ｋの内周面に接着等で固定している。

しかし、鏡筒Ｋ内に配置される前記ユニット化した前記レンズ群Ｒ１，Ｒ２・・は、各レンズＲ１，Ｒ２・・の外径が鏡筒Ｋより径小に形成され、鏡筒Ｋとの間に僅かなクリアランスが形成されているため、最初に挿入したプラスチックレンズＲ１の受面Ｕと鏡筒Ｋの当接面Ｋ１とを当接させることによって、鏡筒Ｋに対してユニット化された全てのプラスチックレンズＲ１，Ｒ２・・が位置決めされ、かつ、前記プラスチックレンズＲ１の受面Ｕと鏡筒Ｋの当接面Ｋ１が光軸に対して垂直となるように構成されていることから、各プラスチックレンズＲ１，Ｒ２・・と鏡筒Ｋとの径方向のクリアランス分、各プラスチックレンズＲ１，Ｒ２・・が径方向に移動可能であって鏡筒Ｋに対するプラスチックレンズＲ１，Ｒ２・・の位置決め精度が劣るという課題を有している。

このような各プラスチックレンズＲ１，Ｒ２・・と鏡筒Ｋとの径方向のクリアランスによる位置決め精度の低下を防止する手段として最初に鏡筒Ｋに挿入するプラスチックレンズＲ１と鏡筒Ｋとを径方向に位置決めすることが考えられる。例えば、各プラスチックレンズＲ１，Ｒ２の芯合わせ構造と同様な構造を最初に挿入するプラスチックレンズＲ１と鏡筒Ｋとに採用することが考えられる。すなわち、図３に示すように、プラスチックレンズＲ１の受面Ｕと、鏡筒Ｋの当接面Ｋ１にそれぞれテーパ状の円錐面Ｔ１と円錐受面Ｔ２をそれぞれ形成し、これら円錐面Ｔ１と円錐受面Ｔ２をそれぞれ嵌合（又は係合）させれば、各プラスチックレンズＲ１，Ｒ２の芯合わせ構造と同様、鏡筒ＫとプラスチックレンズＲ１とを径方向に位置決めでき、鏡筒ＫとプラスチックレンズＲ１とが同芯状となる。このように、鏡筒Ｋに対して同芯状に位置決めしたプラスチックレンズＲ１を基準として順次、次段の第２のプラスチックレンズＲ２・・を重ね合わせ、各レンズＲ１，Ｒ２・・に形成する円錐面Ｔを相互に嵌合すれば、鏡筒Ｋに複数のプラスチックレンズＲ１，Ｒ２・・を高精度に位置決めすることができる。

ところで、この種の光学系レンズに採用されるプラスチックレンズＲは、成形金型による射出成形によって成形されており、この種のプラスチックレンズ成形金型の一般的な構造について図４を参照して説明すると、プラスチックレンズ成形金型は固定金型１００と、可動金型１０１からなり、光学系レンズにおいて最も重要なレンズ部Ｒ´は各金型１００，１０１内に着脱自在に組み込まれる入れ子１００Ａ，１０１Ａによって成形し、レンズ部Ｒ´の外周に位置する円錐面Ｔａを含むプラスチックレンズＲのコバ部Ｒａは、固定金型１００と、可動金型１０１によって成形していた。すなわち、固定金型１００と、可動金型１０１は型締め時において両金型１００，１０１を突き当てることから、高剛性の材料で形成し、一方、入れ子１００Ａ，１０１Ａはレンズ部Ｒ´のレンズ面を成形する入れ子１００Ａ，１０１Ａの表面をＮｉメッキ層で被覆処理した上で切削加工しており、構造的に固定金型１００、可動金型１０１と入れ子１００Ａ，１０１Ａとを別バーツとして形成し、固定金型１００、可動金型１０１に対して入れ子１００Ａ，１０１Ａを組み付けようにしている。このため、固定金型１００、可動金型１０１に入れ子１００Ａ，１０１Ａを組み込むためのクリアランスが必要となり、このクリアランスによって、固定金型１００、可動金型１０１で成形される円錐面Ｔａと入れ子１００Ａ，１０１Ａで成形されるレンズ部Ｒ´との間において、入れ子１００Ａ，１０１Ａを組み込む際のクリアランスに起因して径方向のズレが生じることが懸念される。すなわち、円錐面Ｔａとレンズ部Ｒ´とに径方向のバラツキが生じるといった成形誤差が生じ、結果として鏡筒Ｋの円錐受面Ｔ１との嵌合によるレンズ部Ｒ´の位置決め精度が低下することが懸念される。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、鏡筒と光学系レンズ光軸を高精度で位置決めすることができるとともに、光学系レンズを高精度に成形することが可能な光学系レンズユニットとそのプラスチックレンズ成形金型及びプラスチックレンズの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の光学系レンズユニットは、両端側の開口部を有する筒状の鏡筒と、この鏡筒内に収納配置するプラスチックレンズとを備え、前記プラスチックレンズは、外周に位置するコバ部と、レンズ部を有し、前記コバ部に前記鏡筒に形成するテーパ状の円錐受面と係合可能な円錐面を形成したことを特徴とする光学系レンズ。

請求項１の光学系レンズユニットによれば、鏡筒内にプラスチックレンズを組み込む際、プラスチックレンズのコバ部に形成する円錐面を鏡筒に形成する円錐受面に係合させることによって鏡筒とプラスチックレンズとが同芯状となるように正確に位置決めされる。

請求項２の光学系レンズユニットは、前記鏡筒内に複数のプラスチックレンズを収納配置し、この各プラスチックレンズの重ね合わせ面にそれぞれ相互に係合可能な円錐面を形成したことを特徴とする。

請求項２の光学系レンズユニットによれば、鏡筒に最初に挿入したプラスチックレンズのコバ部に形成する円錐面を鏡筒に形成する円錐受面に嵌合させて、鏡筒とプラスチックレンズとを同芯状に位置決めした状態で順次、次段のプラスチックレンズを挿入して、各プラスチックレンズの重ね合わせ面に形成する各円錐面を係合させることによって、鏡筒に対して位置決めされたプラスチックレンズを基準として鏡筒に収納する全てのプラスチックレンズの光軸合わせが可能となる。

請求項３のプラスチックレンズ成形金型は、請求項１又は２記載の光学系レンズユニットを成形する成形金型であって、固定金型と、この固定金型に対して開閉自在に設けた可動金型と、前記固定金型と可動金型に着脱自在に組み付けられる入れ子を備え、前記レンズ部と該レンズ部から連続する前記円錐面を前記入れ子で成形するとともに、前記円錐面を除くプラスチックレンズのコバ部を前記固定金型と可動金型で成形したことを特徴とする。

請求項３のプラスチックレンズ成形金型によれば、プラスチックレンズのレンズ部と円錐面とが入れ子で一体成形されるため、入れ子と可動金型及び固定金型とのクリアラスによってレンズ部と円錐面との間においてズレが生じことはなく、レンズ部と円錐面との寸法精度を常に高精度に保つことができ、この結果、鏡筒の光軸とプラスチックレンズの光軸を高精度に一致させることが可能となる。

請求項４のプラスチックレンズの製造方法は、請求項３記載のプラスチックレンズ成形金型を用い、前記固定金型と可動金型と入れ子で囲まれたキャビティに樹脂を充填し、前記プラスチックレンズを射出成形することを特徴とする。

請求項４のプラスチックレンズの製造方法によれば、レンズ部と円錐面との寸法精度を常に高精度に保ったプラスチックレンズを安価且つ大量に製造することができ、プラスチックレンズの製造コストが低減される。

本発明によれば、プラスチックレンズのレンズ部と円錐面を成形金型の入れ子で成形することによって、レンズ部と円錐面との寸法精度を常に高精度に保つことができ、鏡筒にプラスチックレンズを組み込む際、プラスチックレンズの円錐面と鏡筒の円錐受面とを嵌合させることによって、鏡筒とプラスチックレンズとが同芯状となるように正確に位置決することができる。

また、鏡筒に最初に挿入するプラスチックレンズの円錐面を鏡筒の円錐受面に嵌合させて鏡筒に対して最初に挿入したプラスチックレンズを位置決めした状態で、そのプラスチックレンズを基準として順次、次段のプラスチックレンズを挿入し、その各プラスチックレンズの重ね合わせ面に形成する円錐面をそれぞれ係合させることによって、鏡筒に収納する全てのプラスチックレンズの光軸合わせが行うことができる。

実施例１を示し、光学系レンズ用成形金型の概略を示す断面図である。 従来の光学系レンズを示す断面図である。 従来の鏡筒とプラスチックレンズとの位置決め構造の改良構造を示す断面図である。 従来の光学系レンズ用成形金型の概略を示す断面図である。

図１は本発明の実施例１を示す光学系レンズ成形金型の断面図を示しており、図１に示す実施例１において、図３、図４に示した従来例と重複する部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ符号を付して説明する。同図において、１はプラスチックレンズであり、レンズ部２と、このレンズ部２の周縁部から外周方向に延びるコバ部３とから成る。コバ部３には、図１において下面及び上面にそれぞれテーパ状の円錐面４，５が形成されている。このコバ部３に形成する円錐面４，５は図３に示す従来例と同様、下面側の円錐面４と鏡筒Ｋに形成する円錐受面Ｔ２に嵌合させることによって鏡筒Ｋとプラスチックレンズ１とが芯合わせされ、上面側の円錐面５を第２のプラスチックレンズＲ２の円錐面Ｔに嵌合させることによって、鏡筒の光軸と各レンズ１，Ｒ２・・の光軸を高精度に一致させることが可能となる。

前記プラスチックレンズ１の成形金型２０は、固定金型２１と、可動金型２２と、この固定金型２１と可動金型２２に組み付けた上下一対の入れ子２３、２４とから成る。固定金型２１と可動金型２２は、プラスチックレンズ１の光軸方向に上下動して開閉動作し、その固定型２１と可動金型２２を型締してこれら固定金型２１と可動金型２２及び各金型２１，２２に組み込んだ入れ子２３、２４で囲まれたキャビティに溶融樹脂を充填してプラスチックレンズ１を射出成形する。また、プラスチックレンズ１のレンズ部２と円錐面４，５は前記入れ子２３、２４によって成形され、それ以外、すなわち、プラスチックレンズ１のコバ部３を固定金型２１と可動金型２２によって成形している。

すなわち、本発明におけるプラスチックレンズ１の成形金型２０は、プラスチックレンズ１の光学性能を決定するレンズ部２とプラスチックレンズ１の円錐面４，５とを固定金型２１と可動金型２２に組み付けた入れ子２３，２４によって形成しており、従来のように、固定金型２１、可動金型２２と入れ子２３，２４とのクリアランスによって円錐面４，５とレンズ部２とが径方向にズレるといった成形誤差が生じることがないので、円錐面４，５とレンズ部２との位置精度を高めることが可能となる。なお、固定金型２１、可動金型２２と入れ子２３，２４とのクリアランスによってコバ部３の外径と円錐面４，５及びレンズ部２とにおいて径方向にバラツキが生じることも懸念されるが、図２に示すように、鏡筒Ｋに複数のプラスチックレンズを挿入し、各プラスチックレンズに形成する円錐面を嵌合させて各プラスチックレンズの光軸合わせを行う場合、各プラスチックレンズと鏡筒Ｋとの間に径方向のクリアランスが設定されることから、コバ部３の外径と円錐面４，５及びレンズ部２とにおいて径方向にバラツキが生じてもプラスチックレンズ１の光軸方向の精度には全く影響を与えない。また、入れ子２３，２４は固定金型２１と可動金型２２に着脱自在に組み込まれており、成形後において、入れ子２３，２４によって成形したレンズ部２の収縮率が設計値通りとならなかった場合などにおいて、入れ子２３，２４の形状の変更が容易であるから、成形後のレンズ部２の面形状を設計値に近づけるための補正加工やテーパー面の径の補正加工も容易である。

以上のように構成される本実施例において、レンズ部２と、このレンズ部２に連続する円錐面４，５を入れ子２３，２４で成形することによって、レンズ部２と円錐面４，５とが同芯となるように高精度に一致させることが可能となる。このように、円錐面４，５の成形精度を保つことによって、鏡筒Ｋにプラスチックレンズ１を組み込む際、プラスチックレンズ１の下面側に形成する円錐面４を鏡筒Ｋの円錐受面Ｔ２（図２参照）に嵌合させることによって、鏡筒Ｋとプラスチックレンズ１とが同芯となるように正確に位置決めすることができる。また、鏡筒Ｋに位置決めしたプラスチックレンズ１を基準として順次、このプラスチックレンズ１の円錐面５に次段のプラスチックレンズの円錐面を嵌合させることによって、鏡筒Ｋに複数のプラスチックレンズ１・・を組み込む場合、各レンズ同士の光軸を一致させた状態でユニット化させて鏡筒Ｋに収納配置することが可能である。

また、プラスチックレンズ１のレンズ部２と円錐面４，５を成形する入れ子２３，２４は、固定金型２１と可動金型２２に着脱自在に組み付けられ、入れ子２３，２４の非球面形状を変更する場合などにおいて、レンズ部２の面形状を設計値に近づけるための補正加工も容易である。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズの形状や各レンズを光軸合わせする円錐面の形状、あるいは鏡筒に組み込むレンズの枚数は１枚であってもよく、光学系レンズを組み込む機器に応じて鏡筒に組み込むレンズの枚数を適宜選定すればよい。また、光学系レンズを成形する成形金型の金型構造も前記実施例に限定されるものではなく、適宜選定すればよい。また、前記実施例においては、プラスチックレンズ１の円錐面４と、鏡筒Ｋの円錐受面Ｔ２とが同傾斜のテーパ面となるように成形し、鏡筒Ｋにプラスチックレンズ１を組み込む際、円錐面４と円錐受面Ｔ２とを面接触状態で嵌合させて鏡筒Ｋにプラスチックレンズ１を位置決めした例を示したが、円錐面４と円錐受面Ｔ２とをそれぞれ傾斜角が異なるテーパ面とし、一方、例えば円錐受面Ｔ２に他方の円錐面４を線接触状態で係合させて鏡筒Ｋにプラスチックレンズ１を位置決めする構造であってもよい。

１ プラスチックレンズ
２ レンズ部
３ コバ部
４，５ 円錐面
２０ 成形金型
２１ 固定金型
２２ 可動金型
２３，２４ 入れ子
Ｋ 鏡筒
Ｔ２ 円錐受面

Claims (4)

1. 両端側の開口部を有する筒状の鏡筒と、この鏡筒内に収納配置するプラスチックレンズとを備え、前記プラスチックレンズは、外周に位置するコバ部と、レンズ部を有し、前記コバ部に前記鏡筒に形成するテーパ状の円錐受面と係合可能な円錐面を形成したことを特徴とする光学系レンズユニット。
2. 前記鏡筒内に複数のプラスチックレンズを収納配置し、この各プラスチックレンズの重ね合わせ面にそれぞれ相互に係合可能な円錐面を形成したことを特徴とする請求項１記載の光学系レンズユニット。
3. 請求項１又は２記載の光学系レンズを成形する成形金型であって、固定金型と、この固定金型に対して開閉自在に設けた可動金型と、前記固定金型と可動金型に着脱自在に組み付けられる入れ子を備え、前記レンズ部と該レンズ部から連続する前記円錐面を前記入れ子で成形するとともに、前記円錐面を除くプラスチックレンズのコバ部を前記固定金型と可動金型で成形したことを特徴とするプラスチックレンズ成形金型。
4. 請求項３記載のプラスチックレンズ成形金型を用い、前記固定金型と可動金型と入れ子で囲まれたキャビティに樹脂を充填し、前記プラスチックレンズを射出成形することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。

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