JP2014044423A - 偏心改善型のプラスチックレンズおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】偏心が改善されたプラスチックレンズ、およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】プラスチックレンズは、第１の面と、この第１の面と反対側の第２の面と、これら第１の面と第２の面とを相互接続する周縁面と、第１と第２の面がこれに沿って配置される中心光軸と、を有するレンズ本体であって、第１の面は、曲面部と、この曲面部の周囲の段差面部と、を含む、レンズ本体を備え、さらに、段差面部に位置して、中心光軸を囲繞している第１のバリと、段差面部に位置して、第１のバリを囲繞している第２のバリと、を有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、プラスチックレンズおよびその製造方法に関するものである。

プラスチックレンズの製造に使用される射出成形用金型装置は、一般に、第１のベース金型と、第１のベース金型の中に配置される第１のコア金型と、第１のベース金型に対して配置される第２のベース金型と、第２のベース金型の中に配置される第２のコア金型と、を含んでいる。
第１のベース金型と、第２のベース金型と、第１のコア金型と、第２のコア金型とは、協働してキャビティを画成する。キャビティに溶融プラスチック材料を注入した後に冷却することで、プラスチックレンズが形成される。第２のベース金型と第２のコア金型は、プラスチックレンズと一緒に、第１のベース金型と第１のコア金型から離すように動かされる。そして、第２のコア金型を押すことで、プラスチックレンズを第２のベース金型から押し出す。その後、第２のベース金型と第２のコア金型は、次の射出成形プロセスのために、それらの最初の位置に戻される。

第２のコア金型が第２のベース金型に対してスムーズに動くことを可能にするためには、第２のベース金型と第２のコア金型との間に隙間がなければならない。
ところが、そのような隙間に起因して、第２のコア金型が第２のベース金型に対して半径方向に変位することがあり、その結果、得られるプラスチックレンズに偏心が生じ得る。
さらに、第２のコア金型は、第２のベース金型に対して軸方向に変位することもあり、その結果、プラスチックレンズが厚くなるか、または薄くなることがある。上記の２つのシナリオは、プラスチックレンズの光学特性に悪影響を及ぼすことになる。

そこで、本発明の目的は、偏心が改善されたプラスチックレンズ、およびその製造方法を提供することである。

前述した課題を解決する第１の発明では、レンズ本体と、第１のバリと、第２のバリと、を有するプラスチックレンズを提供する。レンズ本体は、第１の面と、この第１の面と反対側の第２の面と、これら第１の面と第２の面とを相互接続する周縁面と、第１と第２の面がこれに沿って配置される中心光軸と、を有する。第１の面は、曲面部と、この曲面部の周囲の段差面部と、を含んでいる。中心光軸は、曲面部の中心を垂直に貫通する。第１のバリは、段差面部に位置して、中心光軸を囲繞している。第２のバリは、段差面部に位置して、第１のバリを囲繞している。

前述した課題を解決する第２の発明では、偏心が改善されたプラスチックレンズを製造する方法を提供する。該方法は、以下のステップを含んでいる。
（ａ）第１の金型と、第２の金型と、エジェクタと、を含む金型装置であって、第１の金型は、第１のベース金型と、この第１のベース金型の中に配置される第１のコア金型とを含み、第２の金型は、第２のベース金型と、この第２のベース金型の中に配置される第２のコア金型とを含み、エジェクタは、第２のベース金型と第２のコア金型との間に配置されて、第２のコア金型を囲繞しており、また、第１のベース金型と、第１のコア金型と、第２のベース金型と、第２のコア金型と、エジェクタとは、協働してキャビティを画成する、金型装置を準備するステップ。
（ｂ）キャビティに溶融プラスチック材料を注入した後に冷却することで、プラスチックレンズを形成するステップ。
（ｃ）プラスチックレンズと、第２の金型と、エジェクタとからなるアセンブリから、第１の金型を取り外すステップ。
（ｄ）第２のコア金型を動かないように維持しつつ、第２の金型に対してエジェクタを動かすことで、プラスチックレンズを第２の金型から離すように動かすステップ。

本発明の他の特徴および効果は、添付の図面に関する以下の好ましい実施形態の詳細な説明において明らかになるであろう。留意すべきことは、図面は、単なる例示目的のものにすぎないということである。本発明は、図面に示す寸法およびサイズに限定されるべきではない。

偏心改善型のプラスチックレンズの好ましい実施形態の斜視図である。 偏心改善型のプラスチックレンズの好ましい実施形態の断面図である。 プラスチックレンズの部分概略上面図であり、表面テクスチャを示している。 電気機器に取り付けられたプラスチックレンズの好ましい実施形態を示す断面図である。 プラスチックレンズ製造方法の好ましい実施形態を示す部分断面図であり、この好ましい実施形態で使用される金型装置を示している。 プラスチックレンズ製造方法の好ましい実施形態のエジェクタを用いて、プラスチックレンズを突き出すステップを示す部分断面図である。 プラスチック製造方法の好ましい実施形態を示すフローチャートである。

図１および２は、偏心改善型のプラスチックレンズ１００の好ましい実施形態を示している。プラスチックレンズ１００は、レンズ本体２と、第１のバリ３と、第２のバリ４と、第３のバリ５と、を有している。

レンズ本体２は、第１の面２１と、この第１の面２１と反対側の第２の面２２と、これら第１の面２１と第２の面２２とを相互接続する周縁面２３と、第１と第２の面２１、２２がこれに沿って配置される中心光軸（Ｉ）と、を有する。第１の面２１は、曲面部２１１と、この曲面部２１１の周囲の段差面部２１２と、を含んでいる。中心光軸（Ｉ）は、第１の面２１の曲面部２１１の中心を垂直に貫通する。

第１のバリ３は、段差面部２１２に位置して、中心光軸（Ｉ）を囲繞している。

第２のバリ４は、段差面部２１２に位置して、第１のバリ３を囲繞している。

第３のバリ５は、周縁面２３と第２の面２２との間に位置している。

本実施形態では、第２のバリ４は、第１のバリ３を同心円状に囲繞している。第１のバリ３と第２のバリ４との間の距離は、０．２２ｍｍである。しかし、実際には、第１のバリ３と第２のバリ４との間の距離は、０．１５ｍｍ〜０．３０ｍｍの範囲とすることができ、さらに好ましくは０．２０ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲とすることができ、０．２２ｍｍには限定されない。

本実施形態のプラスチックレンズ１００は、中心光軸（Ｉ）に垂直であって、第１と第２の面２１、２２の間に位置するものと定義される仮想平面（Ｐ）を有する。第１と第２のバリ３、４の間の段差面部２１２から仮想平面（Ｐ）までの距離（ｔ１）は、第１のバリ３と曲面部２１１との間の段差面部２１２から仮想平面（Ｐ）までの距離（ｔ２）よりも小さい。第１のバリ３と曲面部２１１との間の段差面部２１２は、さらに当接面２１３を含んでいる。当接面２１３から仮想平面（Ｐ）までの距離は、第１のバリ３から仮想平面（Ｐ）までの距離と、第２のバリ４から仮想平面（Ｐ）までの距離のどちらよりも大きい。
このような設計では、プラスチックレンズ１００が、その当接面２１３を周囲の電気機器２００の要素に対して当接させることで、電気機器２００に組み付けられるときに、この組み付けに、第１と第２のバリ３、４が悪影響を及ぼすことはない（図４を参照）。

図３を参照する。第１と第２のバリ３、４の間の段差面部２１２は、平行な表面テクスチャを有している。第１のバリ３で囲繞された曲面部２１１は、同心円状の表面テクスチャを有している。

図４は、電気機器２００に取り付けられているプラスチックレンズ１００を示しており、当接面２１３は、周囲の電気機器２００の要素に対して当接している。第１の面２１は、撮像方向に向いている。一方、第１のバリ３、第２のバリ４、第３のバリ５は、プラスチックレンズ１００の取り付けには影響を与えない。

図５、６、７は、偏心改善型のプラスチックレンズ１００を製造するプラスチック製造方法の好ましい実施形態を示している。
本方法は、以下のステップを含んでいる。金型装置を準備するステップ（ステップ１０１）と、溶融プラスチック材料を注入するステップ（ステップ１０２）と、金型装置の第１の金型を取り外すステップ（ステップ１０３）と、プラスチックレンズを突き出すように金型装置のエジェクタを動かすステップ（ステップ１０４）と、プラスチックレンズを得るステップ（ステップ１０５）。

ステップ１０１において、金型装置１０は、第１の金型１１と、第２の金型１３と、エジェクタ１５とを含むものである。第１の金型１１は、第１のベース金型１１１と、この第１のベース金型１１１の中に配置される第１のコア金型１２と、を含む。第１のベース金型１１１は、第１のスリーブ１１２を含んでいる。第２の金型１３は、第２のベース金型１３１と、この第２のベース金型１３１の中に配置される第２のコア金型１４と、を含む。第２のベース金型１３１は、第２のスリーブ１３２を含んでいる。エジェクタ１５は、第２のコア金型１４と第２のスリーブ１３２との間に配置されて、第２のコア金型１４を囲繞している。エジェクタ１５は、管状の形状を有している。
本実施形態では、第１のスリーブ１１２と、第１のコア金型１２と、第２のスリーブ１３２と、第２のコア金型１４と、エジェクタ１５とが協働して、キャビティ１６を画成する。エジェクタ１５は、キャビティ１６に面した上端１５１を有している。第２のコア金型１４とエジェクタ１５との間に第１の隙間１７があり、エジェクタ１５と第２のスリーブ１３２との間に第２の隙間１８があり、第１のスリーブ１１２と第２のスリーブ１３２との間に第３の隙間１９がある。
キャビティ１６に面する第１のコア金型１２と第２のコア金型１４の表面には転削が施され、これにより、それらの表面に、同心円状の表面テクスチャが形成される。キャビティ１６に面するエジェクタ１５の上端１５１の表面には平面研削が施され、これにより、上端１５１の表面に、平行な表面テクスチャが形成される。そして、それらのテクスチャは、プラスチックレンズ１００の表面に印刷される。
つまり、第１と第２のバリ３、４の間の段差面部２１２は平行な表面テクスチャを有し、第１のバリ３で囲繞された曲面部２１１は、同心円状の表面テクスチャを有する。

ステップ１０２では、キャビティ１６に溶融プラスチック材料を注入した後に冷却することで、プラスチックレンズ１００が形成される。

ステップ１０３では、プラスチックレンズ１００と、第２の金型１３と、エジェクタ１５とからなるアセンブリから、第１の金型１１が取り外される。

ステップ１０４では、第２の金型１３に対してエジェクタ１５を動かすことで、プラスチックレンズ１００を第２の金型１３から離すように動かして、そこから解放する。このステップでは、第２のコア金型１４は動かないように維持される。

ステップ１０５では、エジェクタ１５からプラスチックレンズ１００を取得する。

ステップ１０２において、溶融プラスチック材料がキャビティ１６に注入されると、少量の溶融プラスチック材料が、第１の隙間１７、第２の間隙１８、第３の間隙１９に流れ込んで、溶融プラスチック材料が冷却された後に、それぞれ、第１のバリ３、第２のバリ４、第３のバリ５を形成する。
プラスチックレンズ１００の第２の面２２は、金型装置１０の第１のコア金型１２と第１のスリーブ１１２とによって形成される。第２のコア金型１４は、プラスチックレンズ１００の曲面部２１１を形成するための凹面を有する。プラスチックレンズ１００の段差面部２１２は、第２のコア金型１４と、エジェクタ１５の上端１５１と、第２のスリーブ１３２とによって形成される。

また、エジェクタ１５の上端１５１は、第２のベース金型１３１の第２のスリーブ１３２と接する外側表面と、第２のコア金型１４と接する内側表面との間に、厚さを有する。好ましくは、エジェクタ１５の上端１５１の厚さは、０．１５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲にあり、より好ましくは、０．２０ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲にある。エジェクタ１５の上端１５１の厚さの範囲は、製造、組み付け、およびエジェクタ１５の占有空間を考慮して設計される。この好ましい実施形態では、上端１５１の幅は０．２２ｍｍである。また、上端１５１の幅は、第１のバリ３と第２のバリ４との間の距離に等しい。

言及すべきことは、実際には、第１と第２のスリーブ１１２、１３２は、他の実施形態において省くことができるということである。

本実施形態のプラスチックレンズ１００を製造する方法では、プラスチックレンズ１００を第２の金型１３から離すように動かすのに、エジェクタ１５を用いる。第２のコア金型１４を、第２のスリーブ１３２または第２のベース金型１３１に対して動かす必要はない。従って、プラスチックレンズ１００の偏心の原因となる第２のベース金型１３１における第２のコア金型１４の半径方向の変位を防ぐことができ、これによって、プラスチックレンズ１００の曲面部２１１が所望の位置に正確に形成されて、優れた光学特性が得られる。

本発明について、最も現実的な実施形態であると考えられるものに関して説明したが、当然のことながら、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、最も広い解釈の趣旨および範囲に含まれる種々の構成を包含し、そのような変形および均等な構成のすべてを網羅するものとする。

Claims (11)

1. 曲面部および前記曲面部の周囲の段差面部を含む第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面と、前記第１の面および前記第２の面を相互接続する周縁面と、前記第１の面および前記第２の面の配置方向に沿うとともに前記曲面部に対し垂直に中心を貫通する中心光軸と、を有するレンズ本体と、
   前記段差面部に位置して、前記中心光軸を囲繞する第１のバリと、
   前記段差面部に位置して、前記第１のバリを囲繞する第２のバリと、
   を備えたことを特徴とする偏心改善型のプラスチックレンズ。
2. 前記第２のバリは前記第１のバリを同心円状に囲繞し、
   前記第１のバリと前記第２のバリとの間の距離は０．１５ｍｍから０．３ｍｍまでの範囲にある
   ことを特徴とする請求項１に記載のプラスチックレンズ。
3. 前記第１のバリと前記第２のバリとの間の距離は０．２０ｍｍから０．２５ｍｍまでの範囲にあることを特徴とする請求項２に記載のプラスチックレンズ。
4. 前記周縁面と前記第２の面との間に位置する第３のバリをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のプラスチックレンズ。
5. 前記第１のバリおよび前記第２のバリの間の前記段差面部から、前記中心光軸に垂直であり且つ前記第１の面および前記第２の面の間に位置する仮想平面までの距離は、
   前記第１のバリおよび前記曲面部の間の前記段差面部から、前記仮想平面までの距離よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載のプラスチックレンズ。
6. 前記第１のバリおよび前記曲面部の間の前記段差面部は当接面をさらに含み、
   前記当接面から前記仮想平面までの距離は、前記第１のバリから前記仮想平面までの距離と、前記第２のバリから前記仮想平面までの距離との双方よりも大きい
   ことを特徴とする請求項５に記載のプラスチックレンズ。
7. 前記第１のバリおよび第２のバリの間の前記段差面部は、平行な表面テクスチャを有することを特徴とする請求項１に記載のプラスチックレンズ。
8. 当該プラスチックレンズが電気機器に取り付けられる場合、前記第１の面は撮像方向を向くことを特徴とする請求項１に記載のプラスチックレンズ。
9. 請求項１に記載の偏心改善型のプラスチックレンズを製造するプラスチックレンズ製造方法であって、
   （ａ）第１のベース金型および当該第１のベース金型の中に配置される第１のコア金型を含む第１の金型と、前記第１のベース金型に対し配置される第２のベース金型および当該第２のベース金型の中に配置される第２のコア金型を含む第２の金型と、前記第２のベース金型および前記第２のコア金型の間に配置されて当該第２のコア金型を囲繞するエジェクタとを有し、前記第１のベース金型と前記第１のコア金型と前記第２のベース金型と前記第２のコア金型と前記エジェクタとが協働してキャビティを画成する金型装置を提供するステップと、
   （ｂ）前記キャビティに溶融プラスチック材料を注入し、その後に冷却して、前記プラスチックレンズを形成するステップと、
   （ｃ）前記プラスチックレンズと前記第２の金型と前記エジェクタとのアセンブリから、前記第１の金型を取り外すステップと、
   （ｄ）前記第２のコア金型を変位しないように維持しつつ、前記第２の金型に対し前記エジェクタを移動させることによって、前記プラスチックレンズを前記第２の金型から離れるように移動させるステップと、
   を備えたことを特徴とするプラスチックレンズ製造方法。
10. 前記エジェクタは、管状をなし、前記キャビティに面するとともに前記プラスチックレンズに当接する上端を有し、前記上端は、内側縁と外側縁との間での測定値が０．２０ｍｍから０．２５ｍｍまでの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項９に記載のプラスチックレンズ製造方法。
11. 前記キャビティに面する前記第１のベース金型と、前記第１のコア金型と、前記第２のベース金型と、前記第２のコア金型との表面には転削が施され、前記キャビティに対向する前記エジェクタの表面には平面研削が施されることを特徴とする請求項９に記載のプラスチックレンズ製造方法。

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