JP2678713B2 - Fresnel lens and manufacturing method thereof - Google Patents

Fresnel lens and manufacturing method thereof

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JP2678713B2
JP2678713B2 JP4261327A JP26132792A JP2678713B2 JP 2678713 B2 JP2678713 B2 JP 2678713B2 JP 4261327 A JP4261327 A JP 4261327A JP 26132792 A JP26132792 A JP 26132792A JP 2678713 B2 JP2678713 B2 JP 2678713B2
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正俊 武居
幸男 小林
一浩 小宮
時彦 増沢
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Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、プロジェクションテレ
ビやマイクロフィルムリーダー等の画面として用いられ
る投写スクリーン、シャッターレンズや遠近可変レン
ズ等の光学分野に使用されるフレネルレンズの製造方法
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】フレネルレンズは、一般の凸レンズや凹
レンズに比べて肉厚や重量が大きくならず、広い面積に
わたってレンズ硬化を発揮させることができるため、各
種の光学分野に使用されている。 【0003】最近では、このようなフレネルレンズにさ
らに透明電極機能を付与し、例えば液晶を封入したシャ
ッターレンズや遠近可変型レンズ等にも展開する試みが
なされている。 【0004】ところで、このようなフレネルレンズを製
造する方法としては、古くはガラスを用いて切削加工を
していたが生産性が上がらないため、最近では合成樹脂
材料を射出成形、圧縮成形あるいはプレス成形等によっ
て製造されるようになってきている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記成
形法にってフレネルレンズを製造する場合、型に設け
られた微細なレンズ面を再現させるために微細な成形条
件の調節が必要とされ、しかも光学歪みのないレンズを
得ることには困難が伴うことが多かった。 【0006】本発明は、このような状況に鑑み、フレネ
ルレンズの基材となる透明基材を一種の型として使用し
ながら、レンズ部だけの成形を適合性のある材料でおこ
ない、レンズ面の再現性に優れ、光学歪みのない優れた
フレネルレンズの製造方法を提供しようとするものであ
る。 【0007】 【課題を解決するための手段】すなわち、本発明のフレ
ネルレンズの製造方法は、フレネルレンズを形成するた
めの微細溝を有する型内に、活性エネルギー線硬化型樹
脂液を注入し、次いで前記樹脂液が前記型の微細溝にゆ
きわたるように、その上にシート状透明基材を圧力を加
えながら前記型の一端から他端方向へ徐々に重ね合わせ
た後、活性エネルギー線を照射して前記樹脂液を硬化さ
せ、この硬化物と前記透明基材とを一体化させた後、脱
型することを特徴とするものである。 【0008】本発明に使用されるフレネルレンズの基材
となるシート状透明基材としては、透明性の高い材料で
あればあらゆる種類のものが使用でき、例えば、ガラ
ス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹
脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂
あるいは塩化ビニル樹脂等を挙げることができる。 【0009】中でも光学歪みの少ないガラス、アクリル
樹脂またはポリカーボネート樹脂が好ましい。 【0010】また、シート状透明基材の厚さは、2mm
以下程度の薄いものであることが好ましい。 【0011】これは、投写スクリーン用のフレネルレン
ズ等として使用する場合に、透明基材の厚さを2mm以
下程度に薄くすることによって、透明基材の表面および
裏面における界面反射によって発生する多重像等を防止
することができ、優れた画像特性を提供することができ
るためである。 【0012】本発明は、上記透明基材を一方の型として
機能するように使用することを特徴とするが、フレネル
レンズを形成するための本来の型としては、内面にフレ
ネルレンズのレンズ部を形成するための微細溝を有する
型(以下、レンズ型と称す)であれば、ガラス製、金属
製、あるいは樹脂製のものを使用することができる。 【0013】なお、この場合のフレネルレンズの微細溝
形状は、サーキュラーフレネルレンズでも、リニアフレ
ネルレンズでも対象となる。 【0014】本発明の製造方法に用いられるセルは、上
記透明基材とレンズ型とにより構成され、その周縁のシ
ールは空隙が微少であるため通常は不要であるが、必要
に応じてガスケット等でシールしてもよい。 【0015】本発明の製造方法において、上記セル中に
注入し、硬化させてレンズ部を形成するための活性エネ
ルギー線硬化型樹脂液(以下、樹脂液と称す)は、紫外
線や電子線等の活性エネルギー線で硬化しうるものであ
って、取扱いや製造設備の点から紫外線硬化型の樹脂液
が好ましい。 【0016】このような樹脂液としては、アクリル系樹
脂、とりわけメチルメタクリレートを主成分とし、エチ
レングリコール、1,3−プロパンジオール等のジオー
ル類、トリメチロールプロパン等のトリオール類、その
他のポリオール類と、アクリル酸及び/又はメタクリル
酸とのエステル等を共重合させて得られる多官能(メ
タ)アクリル酸エステルを共重合させたものが好まし
い。 【0017】また、この樹脂液には、光重合開始剤とし
て、例えば、過酸化ベンゾイル、ベンゾイン、ベンゾイ
ンエーテル等を混合させる。 【0018】本発明の特徴は、フレネルレンズを形成す
るための微細溝を有する型内に、樹脂液を注入し、次い
で前記樹脂液が前記型の微細溝に完全にゆきわたるよう
に、その上にシート状透明基材を圧力を加えながら前記
型の一端から他端方向へ徐々に重ね合わせることにあ
る。 【0019】このように、金型に注入した樹脂液上に、
透明基材を用いて圧力を加えながらレンズ型の一端から
他端方向へ徐々に重ね合わせることは、前記樹脂液を、
レンズ型のレンズ面を形成するための微細溝に完全にゆ
きわたらせることを可能とし、セル内の空気抜きを行い
レンズ欠陥の発生を防止するとともに、確実にレンズ型
のレンズパターンを精確に転写させることが可能とする
ものである。 【0020】この際の加圧方法としては、具体的には、
レンズ型の一部又は全体に樹脂液を注入し、該型上の樹
脂液を注入した部分からローラー等を使用して加圧しな
がら徐々に透明基材を重ね合わせる方法が好ましい。 【0021】また、透明基材を樹脂液を注入したレンズ
型に重ね合わせる際に、空気の巻き込み極力抑えるた
めには、樹脂液の粘度を調節することが必要であり、こ
れには透明基材やレンズ型の濡れ速度にも関係するが、
好ましくは樹脂液の粘度を100〜1000cps程度
とするのがよい。さらに、空気の巻き込みや厚さの均一
性等を考慮すると、より低粘度の樹脂液を使用して、ま
レンズ型の微細溝部分だけに樹脂液を充填し、次いで
フレネルレンズ形成に必要となるだけ樹脂液を充填し
て、透明基材をレンズ型の一端から他端方向へ加圧しな
がら徐々に重ね合わせる方法が好ましい。 【0022】 【実施例】以下、実施例によって、本発明を具体的に説
明する。 【0023】実施例1 全光線透過率89%で厚さ2mmのガラス平板を、メタ
ノールで1重量%に希釈したシランカップリング剤(信
越化学工業社製、KBE1003)に、40℃で10分
間浸漬したのち、110℃で5分間乾燥処理した。 【0024】次に、上記ガラス平板に下記組成の樹脂液
を塗布、展延させた。 【0025】〈樹脂組成〉 メチルメタクリレート 80重量部 1,6−ヘキサンジオールジアクリレート 18重量部 ベンゾインブチルエーテル 2重量部 そして、この展延した樹脂液上に、内面にピッチ10本
/mmの凹サーキュラーフレネルレンズが形成しうる微
細溝を有する金型を載せ、さらにこれに力を加えて押圧
し、ガラス平板上から15cm離れたところから高圧水
銀灯(1000W)を3分間照射して硬化させ、脱型し
た。 【0026】得られたフレネルレンズは、レンズ面の形
成ならびに光学特性に優れていた。 【0027】実施例2内面にピッチ5本/mmの凸サーキュラーフレネルレン
ズが形成しうる微細溝を有する金型内に、下記組成の樹
脂液を充填した後、その上に全光線透過率83%の厚さ
2mmのポリカーボネート樹脂基材を、圧力を加えなが
ら金型の一端から他端方向へ徐々に重ね合わせ、樹脂液
を金型の微細溝にゆきわたらせた。 【0028】〈樹脂組成〉 メチルメタクリレート 51重量部 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 17重量部 とジペンタエリスリトールペンタアクリレ ートとの混合液 α−ヒドロキシ−イソブチルフェノン 3重量部 1,6−ヘキサンジオールジアクリレート 29重量部 そして、ポリカーボネート樹脂基材側から距離15cm
離れたところから高圧水銀灯(1000W)を2分間照
射して樹脂液を硬化させた後、脱型した。 【0029】得られたフレネルレンズは、レンズ面の形
成ならびに光学特性に優れていた。 【0030】 【発明の効果】本発明は以上詳述した通りの構成からな
るものであるから、シート状透明基材とフレネルレンズ
を形成するための微細溝を有する型とによって精確にフ
レネルレンズ面を形成でき、光学歪のない優れたフレネ
ルレンズを得ることができるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] Field of the Invention The present invention, projection television and microfilm projection screen to be used as screen readers, etc., such as a shutter lens or perspective variable lens <br/>'s The present invention relates to a method for manufacturing a Fresnel lens used in the optical field. Fresnel lenses are not used in various optical fields because they do not have a large thickness or weight as compared with general convex lenses and concave lenses and can exhibit lens hardening over a wide area. There is. Recently, it has been attempted to provide such a Fresnel lens with a transparent electrode function and to develop it into, for example, a shutter lens enclosing a liquid crystal or a perspective variable lens. By the way, as a method of manufacturing such a Fresnel lens, glass has been used for the cutting process in the old days, but since the productivity cannot be improved, recently, a synthetic resin material is injection-molded, compression-molded or pressed. It has come to be manufactured by molding or the like. [0005] The present invention is, however, the case of producing a Fresnel lens I by the above molding method, adjustment of the fine molding conditions in order to reproduce the fine lens surfaces provided on the mold need However, it is often difficult to obtain a lens having no optical distortion. In view of such a situation, the present invention uses a transparent base material as a base material of a Fresnel lens as a kind of mold, and molds only the lens portion with a compatible material to form a lens surface. Excellent reproducibility and no optical distortion
It is intended to provide a method of manufacturing a Fresnel lens . [0007] That is, the frame of the present invention
The manufacturing method of the flannel lens is to form the Fresnel lens.
Active energy ray hardening type resin in the mold with fine grooves for
Inject the oily liquid, and then let the resin liquid shake in the fine grooves of the mold.
Apply pressure to the sheet-shaped transparent base material
While overlapping, gradually overlap from one end of the mold to the other
Then, the resin liquid is cured by irradiating with active energy rays.
The cured product and the transparent substrate are integrated and then removed.
It is characterized by shaping . Base material for Fresnel lens used in the present invention
As the sheet-shaped transparent substrate to be used, any kind of material having high transparency can be used, and examples thereof include glass, acrylic resin, polycarbonate resin, styrene resin, polysulfone resin, polyether sulfone resin or vinyl chloride. Resin etc. can be mentioned. Above all, glass, acrylic resin or polycarbonate resin having a small optical distortion is preferable. The thickness of the sheet-shaped transparent substrate is 2 mm.
It is preferably as thin as the following . This is because when used as a Fresnel lens for a projection screen, the thickness of the transparent substrate is 2 mm or less.
Prevents multiple images, etc., caused by interfacial reflection on the front and back surfaces of the transparent substrate by making it thinner
Can provide excellent image characteristics
That's because. [0012] The present invention is characterized by the use to function the transparent substrate as one of the mold, as the original mold for forming a Fresnel lens, deflection to the inner surface
Has fine grooves for forming the lens part of the flannel lens
If it is a mold (hereinafter referred to as a lens mold), it is made of glass or metal.
Those made of resin or resin can be used. The fine grooves of the Fresnel lens in this case
The shape can be a circular Fresnel lens or a linear Fresnel lens. The cell used in the manufacturing method of the present invention is
It is composed of a transparent base material and a lens mold, and has a peripheral edge
Is usually unnecessary, but it is necessary
Depending on the situation, it may be sealed with a gasket or the like. In the manufacturing method of the present invention,
Active energy for injection and curing to form the lens part
The rugged ray curable resin liquid (hereinafter referred to as a resin liquid) can be cured by active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams, and the ultraviolet curable resin liquid is preferable from the viewpoint of handling and manufacturing equipment. As such a resin liquid, an acrylic resin, especially methyl methacrylate as a main component, diols such as ethylene glycol and 1,3-propanediol, triols such as trimethylolpropane, and other polyols are used. Those obtained by copolymerizing a polyfunctional (meth) acrylic acid ester obtained by copolymerizing an ester or the like with acrylic acid and / or methacrylic acid are preferable. Further, as the photopolymerization initiator, for example, benzoyl peroxide, benzoin, benzoin ether or the like is mixed in the resin liquid. A feature of the present invention is that it forms a Fresnel lens.
Inject the resin liquid into the mold that has fine grooves for
So that the resin liquid is completely spread over the fine grooves of the mold.
, While pressing the sheet-shaped transparent substrate on it,
For gradually stacking from one end of the mold to the other
You. Thus, on the resin liquid injected into the mold,
From one end of the lens mold while applying pressure using a transparent substrate
To gradually superimpose the resin solution on the other end,
Completely fit into the fine groove for forming the lens surface of the lens type.
It is possible to disperse the air inside the cell
Prevents the occurrence of lens defects and ensures the lens type
It is possible to accurately transfer the lens pattern of
Things. As a pressurizing method at this time, specifically,
Inject resin liquid into part or all of the lens mold and
Do not pressurize using a roller etc. from the part where the oil is poured.
A method of gradually superimposing transparent substrates is preferable. A lens in which a transparent base material is filled with a resin liquid
It is necessary to adjust the viscosity of the resin liquid in order to suppress the entrainment of air as much as possible when superposed on the mold , which is related to the wetting speed of the transparent substrate and the lens mold ,
It is preferable to set the viscosity of the resin liquid to about 100 to 1000 cps. Furthermore, considering the entrainment of air and the uniformity of thickness, it is necessary to use a resin liquid with a lower viscosity, first fill the resin liquid only in the fine groove portions of the lens mold , and then to form the Fresnel lens. Only fill the resin liquid and press the transparent substrate from one end of the lens mold to the other end.
A method of gradually superposing them is preferable. EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples. Example 1 A glass plate having a total light transmittance of 89% and a thickness of 2 mm was immersed in a silane coupling agent (KBE1003, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) diluted to 1% by weight with methanol at 40 ° C. for 10 minutes. After that, it was dried at 110 ° C. for 5 minutes. Next, a resin solution having the following composition was applied to the glass plate and spread. <Resin composition> Methyl methacrylate 80 parts by weight 1,6-hexanediol diacrylate 18 parts by weight benzoin butyl ether 2 parts by weight And, on this spread resin solution, concave circular Fresnel with a pitch of 10 pieces / mm on the inner surface. A mold having fine grooves that can be formed by a lens was placed, and a force was further applied to the mold to press it, and a high pressure mercury lamp (1000 W) was irradiated for 3 minutes to cure from a position 15 cm away from the glass plate, and the mold was released. . The Fresnel lens obtained was excellent in the formation of the lens surface and the optical characteristics. Example 2 Convex circular Fresnellen with a pitch of 5 lines / mm on the inner surface
The resin with the following composition is placed in a mold with fine grooves that can be formed
After filling with oil, thickness of total light transmittance of 83% on it
While applying pressure to a 2 mm polycarbonate resin substrate
From one end of the mold to the other end gradually,
Was spread over the fine grooves of the mold. [0028] and <Resin Composition> methyl methacrylate 51 parts by weight of dipentaerythritol hexaacrylate 17 parts by weight, mixture α- hydroxy dipentaerythritol pentaacrylate over preparative - isobutyl phenone 3 parts by weight 1,6-hexanediol di 29 parts by weight of acrylate and 15 cm from the polycarbonate resin substrate side
After the resin solution was cured by irradiating a high-pressure mercury lamp (1000W) 2 minutes from a distance, and demolded. The Fresnel lens obtained was excellent in the formation of the lens surface and the optical characteristics. Since the present invention has the constitution as described in detail above, a sheet-like transparent substrate and a Fresnel lens are provided.
The Fresnel lens surface can be accurately formed by using the mold having the fine grooves for forming, and an excellent Fresnel lens without optical distortion can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 合議体 審判長 片寄 武彦 審判官 川上 義行 審判官 小谷 一郎 (56)参考文献 特開 昭63−82401(JP,A) 特開 昭61−177215(JP,A)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page        Panel     Referee Takehiko Katayose     Judge Yoshiyuki Kawakami     Judge Ichiro Kotani                (56) References JP-A-63-82401 (JP, A)                 JP-A-61-177215 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1. フレネルレンズを形成するための微細溝を有する
型内に、活性エネルギー線硬化型樹脂液を注入し、次い
で前記樹脂液が前記型の微細溝にゆきわたるように、そ
の上にシート状透明基材を圧力を加えながら前記型の一
端から他端方向へ徐々に重ね合わせた後、活性エネルギ
ー線を照射して前記樹脂液を硬化させ、この硬化物と前
記透明基材とを一体化させた後、脱型することを特徴と
するフレネルレンズの製造方法。
(57) [Claims] Has fine grooves to form Fresnel lens
Inject the active energy ray curable resin liquid into the mold, then
So that the resin liquid spreads over the fine grooves of the mold.
While pressing the sheet-shaped transparent substrate on top of the
After gradually overlapping from end to end, the active energy
The resin solution is hardened by irradiating the
It is characterized in that the transparent base material is integrated and then released from the mold.
Fresnel lens manufacturing method.
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