JP3158172U - ハイサグ曲面を有する光学レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】光学面とレンズフランジとの隣接箇所に生じるゴースト像現象を解消することができる光学レンズを提供する。【解決手段】光学材料を成形金型の上型キャビティと下型キャビティとの間に設置し、加熱加圧して成形する手段によって、単一の光学レンズあるいは光学レンズアレイを製作する。光学面とレンズフランジとの隣接箇所に、成形縁を設ける、その成形縁は、光学レンズを成形すると同時に成形する。【選択図】図５

Description

本考案は、一種のハイサグ（ｈｉｇｈ ｓａｇ）曲面を有する光学レンズに関し、特に、ガラス成形またはプラスチック成形を利用して製作され、カメラまたは光学システムに用いるに適する成形縁構造を有する光学レンズで構成される光学レンズセットに関するものである。

ガラス精密成形（ｇｌａｓｓ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ）やプラスチック精密成形（ｐｌａｓｔｉｃ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ）などの技術は、解像度が高い、安定性が良い、かつコストがより低い非球面成形ガラス（プラスチック）レンズの生産に大量に応用されている。たとえば、米国特許出願公開第２００６／０１０７６９５号明細書（特許文献１）、米国特許出願公開第２００７／００４３４６３号明細書（特許文献２）、台湾特許出願公開第２００７２８２１５号明細書(特許文献３）、台湾特許第Ｉ２９０２１０号明細書（特許文献４）や特開昭第６３−２９５４４８号公報（特許文献５）などに開示された技術は、ガラス（プラスチック）という材料が高温において軟化する特性を利用し、ガラスプリフォーム（ｇｌａｓｓ ｐｒｅｆｏｒｍ）またはプラスチック材料（ｐｌａｓｔｉｃ ｒｅｓｉｎ）を上型と下型との間に置入して、加熱して軟化させた後に、上型と下型を型閉じて圧力を加えることで、上型と下型の光学型表面を軟化したガラスプリフォーム（プラスチック材料）に転写させる。それから、冷却を経て、上キャビティと下キャビティを分離して、上キャビティの表面と下キャビティの表面を有する成形ガラスレンズが得られる。図１に示す従来の光学レンズの成形を示す図を参照し、ガラスまたはプラスチック材料４を上型（ｕｐｐｅｒ ｍｏｌｄ）９５１と下型（ｌｏｗｅｒ ｍｏｌｄ）９５２からなる型穴（ｍｏｌｄ ｃａｖｉｔｙ）に置入し、ガラス転移点以上の温度までに加熱して、ガラスまたはプラスチック材料４を軟化させ、あるいは溶融状態になる。上型９５１と下型９５２は、それぞれ光学面からなる成形表面（ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を有し、上型９５１と下型９５２を型閉じた（ｃｌｏｓｅ ｕｐ）後、軟化したガラスまたはプラスチック材料を加圧鋳造（ｃａｓｔｉｎｇ）して光学レンズ９１を形成する。また、上型９５１と下型９５２の成形表面を光学レンズ９１上に転写（ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ ｏｎ）させ、光学レンズ９１の両面の光学面（ｔｗｏ ｓｉｄｅｓ ｏｆ ｏｐｔｉｃａ ｓｕｒｆａｃｅｓ）を形成する。しかし、曲率半径が大きい曲面に対し、光学レンズの高さがより薄い（すなわち、ローサグ、サグ量がより小さい）から、このような光学レンズでは、成形手段を利用して製作するのが容易である。これに対して、曲率半径が小さい曲面に対し、光学レンズの高さが厚い（すなわち、ハイサグ、サグ量が高い）ため、製作するのが困難である。

米国特許出願公開第２００６／０１０７６９５号明細書 米国特許出願公開第２００７／００４３４６３号明細書 台湾特許出願公開第２００７２８２１５号明細書 台湾特許第Ｉ２９０２１０号明細書 特開昭第６３−２９５４４８号公報 特開第２００６−３３７９８５号公報 特開第２００２−００３２２５号公報 特開平第０５−２８６７３０号公報 特開平第０６−１９１８６１号公報 米国特許出願公開第２００５／０１７２６７１号明細書 欧州特許出願公開第０６４８７１２号明細書 台湾特許第Ｉ２５６３７８号明細書 特開昭第６１−２９１４２４号公報 特開第２０００−０４４２６０号公報 台湾特許第Ｉ２４８９１９号明細書 台湾特許出願公開第２００６４０８０７号明細書 米国特許出願公開第２００５／０２４２４５４号明細書 特開平第０８−３３７４２８号公報 特開平第２００９−０４６３３８号公報 特開平第２００１−０３３６１１号公報 米国特許第７，１５９，４２０号明細書 米国特許第７，３４９，１６１号明細書 米国特許第７，５４０，９８２号明細書

従来の成形方法において、複雑な光学面あるいはハイサグの光学面に対して、成形を容易に行うために、温度を高くして、ガラスまたはプラスチック材料４を過軟化状態になることによって、ガラスあるいはプラスチック材料４の流動を加速する方法をよく採用している。しかし、このような方法は、製作速度の低下と材料が金型に付着してしまうなどの欠点が残されている。また、特開第２００６−３３７９８５号公報（特許文献６）のように、紫外線硬化プラスチック（ＵＶ ｐｌａｓｔｉｃ）を使用し、金型上に多層構造を設けて光学レンズアレイを成形する方法が開示されている。さらに、ガラスまたはプラスチック材料４を型穴に容易に充満するように改善するために、従来の手段としては真空を作ることがあり、型穴内にあった空気が隙間を形成し、光学面の成形に影響を与えるのを避けるために、型穴内の空気をあらかじめに抜き出して、真空状態になる方法が開示されている。しかし、このような手段によれば、製作コストを増加する一方、製作速度も遅いなどの欠点が残されている。さらに、特開第２００２−００３２２５号公報（特許文献７）、特開平第０５−２８６７３０号公報（特許文献８）、特開平第０６−１９１８６１号公報（特許文献９）、米国特許出願公開第２００５／０１７２６７１号明細書（特許文献１０）、欧州特許出願公開第０６４８７１２号明細書（特許文献１１）や台湾特許第Ｉ２５６３７８号明細書（特許文献１２）などによれば、圧力、温度または表面粗さ等の制御手段を使用して、これらの操作条件の調整を行うことで、空気残存の課題の解決を図る。または、特開昭第６１−２９１４２４号公報（特許文献１３）、特開第２０００−０４４２６０号公報（特許文献１４）、台湾特許第Ｉ２４８９１９号明細書（特許文献１５）、台湾特許出願公開第２００６４０８０７号明細書（特許文献１６）や米国特許出願公開第２００５／０２４２４５４号明細書（特許文献１７）などによれば、成形設備において、空気通路を設けて、空気を排出させる手段が開示されている。また、特許文献１３、特開平第０８−３３７４２８号公報（特許文献１８）、特開平第２００９−０４６３３８号公報（特許文献１９）、特開平第２００１−０３３６１１号公報（特許文献２０）や米国特許第７，１５９，４２０号明細書（特許文献２１）などによれば、金型に凹槽または通気孔などを設けて、空気を排出させる手段が開示されている。図２を参照し、製作の便利性を図るために、上型９５１の光学面の上型成形表面９５１３の外縁部に有する非光学面のレンズ外縁部成形表面９５１２の上に、槽状溝９５１４を任意に設けており、成形を行っている場合において、空気が、前記槽状溝９５１４を介して排出させる。続いて、図３を参照し、下型９５２の光学面に有する下型成形表面９５２３の上に、槽状溝成形表面９５３３（ｇｒｏｏｖｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ）を設ける。しかしながら、これらの溝槽または通気孔では、成形したレンズの上に対応する位置において突起点を形成してしまう可能性があるため、二次加工またはそれ以降の組立が困難であるという問題が残されている。

また、光学レンズのレンズフランジ９１２が光学非作用区域であり、米国特許第７，３４９，１６１号明細書（特許文献２２）または米国特許第７，５４０，９８２号明細書（特許文献２３）によれば、そのレンズフランジ９１２を利用し、偏心を測定するための槽状溝（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ）を設置する手段が開示されている。図４を参照し、その光学レンズ９１のレンズフランジ９１２及び光学面９１０に槽状溝９１４を設置する。その槽状溝９１４内に位置決め機構９１４１を設置し、位置決め機構９１４１と光学レンズ９１が同心であり、その位置決め機構９１４１を利用し、偏心の測定に利用することができる。

図９Ａを参照し、光学レンズ１の光学面１２は、入射光線Ｌｉを光学面１２を介して屈折して出射光線Ｌｏを形成し、一点に集光させて、光学レンズ１の光学効果を達成する。しかし、光学レンズ１のレンズフランジ１１と光学面１２との境界箇所に、金型の機械加工及び成形によって、境界箇所に緩衝曲面１５が形成される。この緩衝曲面１５は円弧面を有し、その曲率半径がＲｃとして、前記緩衝曲面１５に集光できる凹レンズが形成され、入射光線Ｌｉ’は、緩衝曲面１５を通過し出射光線Ｌｏ’を形成し、さらに、曲率半径Ｒｃの働きによって、出射光線Ｌｏ’を収束させて、集中の光束になり、ゴースト像現象が生じる。このような場合は、ハイサグ曲面を有する光学レンズにより生じやすい。

これによって、ハイサグ曲面を有する光学レンズに対して、どのような手段を採用すれば、製作コストを低減し、成形を加速化し、ゴースト像現象を防止できる方法を使用者に提供することが急務である。

本考案の主要な目的は、ガラス材質のハイサグ曲面を有する光学レンズを提供することである。例えば、カメラのレンズセット、カメラ付き携帯のレンズセットあるいは単一の発光ダイオードの光学レンズセットなどに使用するような光学ガラスレンズのような光学システムの光学レンズセットに使用するガラスレンズに供することである。

ハイサグ曲面を有する光学レンズは、ガラス光学材料を成形金型の上キャビティと下キャビティとの間に置入して、ガラス光学材料は、一般的にガラスプリフォームを加温し、加圧して、単一の光学レンズをそのような成形を介して製作される。その単一の光学レンズは、光学レンズの一面上に設ける第１光学面、光学レンズの第１光学面の対向面上に設ける第２光学面及び光学面の周りに設けるレンズフランジを含む。第１光学面及び第２光学面は、光学レンズの光学作用区域であり、レンズフランジは、光学レンズの光学非作用区域である。第１光学面或いは／及び第２光学面とレンズフランジとの隣接箇所の光学非作用区域に成形縁を設ける。その成形縁は、光学レンズを成形する時に、光学レンズと同時に成形され、この構造を利用することで、ハイサグ曲面を有する光学レンズを容易に製作できる。また、その成形縁は、凹槽状成形圧痕であり、凸起状の成形トレッドであっても良い。

本考案の別の目的は、プラスチック材質のハイサグ曲面を有する光学レンズを提供することである。光学システムの光学レンズセットに使用するプラスチックレンズに供することである。

本考案に係るハイサグ曲面を有する光学レンズは、プラスチック光学材料を材料供給装置によって、成形用の上キャビティと下キャビティからなる型穴に射入し、加圧成形を介して単一の光学レンズを製作される。その単一の光学レンズは、光学レンズの一面に設ける第１光学面、光学レンズの第１光学面の対向面に設ける第２光学面及び光学面の周りに設けるレンズフランジを含む。第１光学面及び第２光学面は、光学レンズの光学作用区域であり、レンズフランジは、光学レンズの光学非作用区域である。第１光学面或いは／及び第２光学面とレンズフランジとの隣接箇所の光学非作用区域に成形縁を設ける。その成形縁は、光学レンズを成形する時に、光学レンズと同時に成形され、この構造を利用することで、ハイサグ曲面を有する光学レンズを容易に製作できる。また、成形縁は、凹槽状成形圧痕であり、凸起状の成形トレッドであっても良い。

このような成形縁を有するハイサグ曲面を有する光学レンズは、さらに成形縁を介して、光学面とレンズフランジとの隣接箇所に生じるゴースト像現象を解消することができる。

従来の光学レンズの成形を示す図である。 従来の別の排気溝槽が任意に配設する光学レンズに用いる金型を示す図である。 従来の別の排気溝槽を有する光学レンズに用いる金型を示す図である。 従来の別の偏心検出用の光学レンズを示す図である。 本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る成形縁を有する光学レンズを示す図である。 本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る単一の光学レンズの製作方法を示す説明図である。 本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズにおいて、成形補助機構を有する金型と成形方法を示す説明図である。 本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る成形補助機構が成形ステップでの働きを示す図である。 従来の光学レンズで発生するゴースト像現象と本考案の光学レンズで発生するゴースト像現象を防止するとの比較を示す説明図であり、従来の光学レンズで発生するゴースト像現象を示す説明図である。 従来の光学レンズで発生するゴースト像現象と本考案の光学レンズで発生するゴースト像現象を防止するとの比較を示す説明図であり、本考案の光学レンズで発生するゴースト像現象を防止するものを示す説明図である。 本考案の第２実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズを示す図である。 本考案の第２実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズの金型と成形方法を示す説明図である。 本考案の第３実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズを示す図である。 本考案の第３実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズの金型と成形方法を示す説明図である。 本考案の第３実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズの成形補助機構が成形ステップでの働きを示す図である。 本考案の第３実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズの光学レンズで発生するゴースト像現象を防止するメカニズムを示す説明図である。 本考案の第４実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズを示す第１例図である。 本考案の第３実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズを示す第２例図である。 本考案の第５実施形態と第６実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズを示す図である。 本考案の第５実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズのガラス成形の製作方法を示す説明図である。 本考案の第６実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズのプラスチック成形の製作方法を示す説明図である。

図５は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る成形縁を有する光学レンズを示す図である。この図を参照し、本考案に係るハイサグ曲面を有する光学レンズ１は、第１光学面１２、第２光学面１３及びレンズフランジ１１を含む。第１光学面１２と第２光学面１３は、光学レンズ１の光学作用区域であり、普通ではそれぞれ光学レンズ１の対向面に設ける。レンズフランジ１１は、光学レンズ１の光学非作用区域であり、即ち、光学作用区域以外の部分である。第１光学面１２とレンズフランジ１１との隣接箇所の光学非作用区域に、光学レンズ１を成形する時に、光学レンズ１と同時に成形する成形縁１４を設ける。この構造を利用するで、ハイサグ曲面の第１光学面を有する光学レンズ１を容易に製作できる。また、成形縁は、凹槽状成形圧痕であり、または凸起状の成形トレッドであっても良い。

図６は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る単一の光学レンズの製作方法を示す説明図である。図６を参照し、本考案に係るハイサグ曲面を有する光学レンズ１の製作方法は、以下のステップを含む。

ステップＳ１において、成形金型（ガラス成形またはプラスチック成形に適用する成形金型）を提供する。図７は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズにおいて、成形補助機構を有する金型と成形方法を示す説明図である。図７を参照し、図７において、成形金型は、上型５１及び下型５２を含む。上型５１に第１光学面の成形表面５１１と非光学面の成形表面５１２を設置し、下型５２に第２光学面の成形表面５２１と非光学面の成形表面５２２を設置する。上型５１はさらに、成形補助機構（ｆｏｒｍｉｎｇ ａｉｄ ｆｉｘｔｕｒｅ）５４を設置し、この成形補助機構５４は光学面の成形表面５１１と非光学面の成形表面５１２と連結する。

ステップＳ２において、ガラス材料を成形する時に対し、ガラス材料のプリフォーム４をガラス成形に適する上型５１と下型５２からなる型穴に置入する。プラスチック材料を成形する時に対し、プラスチック材料に適する上型５１と下型５２を型締めように近接させて、材料供給装置５５（図２０に示す本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第５実施形態のプラスチック成形の製作方法を示す説明図を参照する。）によって、軟化したプラスチック材料を上型５１と下型５２からなる型穴に射入する。

ステップＳ３において、上型５１と下型５２をヒーター５３で加温し、上型５１と下型５２を加圧し型閉じた後に、上型５１の光学面の成形表面５１１、下型５２の光学面の成形表面５２１および成形補助機構５４を利用し、軟化したプリフォーム４またはプラスチック材料に成形するように転写させる。冷却後に、上型５１と下型５２を分離させ、第１光学面１２、第２光学面１３、レンズフランジ１１および成形縁１４を有する光学レンズ１の製作が完成する。

図１９は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第５実施形態のガラス成形の製作方法を示す説明図であり、図２０は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第５実施形態のプラスチック成形の製作方法を示す説明図である。図１９と図２０を参照し、本考案に係るハイサグ曲面を有する光学レンズ１は、予め光学レンズアレイ２に製作した後に、光学レンズアレイ２を切断し、分離させて単一の光学レンズ１にすることも可能である。

本考案のさらに別の態様、目的、望ましい特徴、および利点は、添付の図面を参照して行う以下の詳細な説明から、より明確に理解できるであろう。

（第１実施形態
図５は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る成形縁を有する光学レンズを示す図である。図５を参照し、この実施形態によれば、ハイサグ曲面を有する光学レンズ１は、凹槽状成形圧痕である成形縁１４を有し、ガラス光学材料からなるものである。このハイサグ曲面を有する光学レンズ１は、第１光学面１２、第２光学面１３、成形縁１４及びレンズフランジ１１を含む。本実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズ１に関連する光学パラメータを表１に示す。

但し、Ｒ１は、第１光学面１２の半径（ｍｍ）であり、Ｒ２は、第２光学面１３の半径（ｍｍ）であり、Ｄは、光学レンズ１の直径（ｍｍ）であり、ｗは、凹槽状成形圧痕（成形縁１４）の幅（ｍｍ）であり、ｄは、凹槽状成形圧痕（成形縁１４）の深さ（ｍｍ）である。

図７は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズにおいて、成形補助機構を有する金型と成形方法を示す説明図である。本実施形態に使用する金型は、図７に示すように、上型５１に第１光学面１２の光学面の成形表面５１１、非光学面の成形表面５１２および成形縁１４を成形できる成形補助機構５４が設けられている。この成形補助機構５４は、光学面の成形表面５１１と非光学面の成形表面５１２と連結する。成形を行う時に、光学面の成形表面５１１によって、軟化したガラス材料を第１光学面１２に成形するように転写させる。また、成形補助機構５４によって、軟化したガラス材料を凹槽状の成形縁１４（成形圧痕）に成形するように転写させる。さらに、非光学面の成形表面５１２によって、軟化したガラス材料をレンズフランジ１１に成形するように転写させる。

図６は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る単一の光学レンズの製作方法を示す説明図である。本実施形態に使用する成形方法は、図６に示すように、ガラス材料のプリフォーム４を適する上型５１と下型５２からなる型穴に置入し、プリフォーム４はガラスビーズ、ガラス板または製品の外観に類似するプリフォームを使用するが好ましいである。プリフォーム４をガラス転移温度に升温し軟化させるように、ヒーター５３を使用して、上型５１、下型５２およびプリフォーム４に対して加温する。上型５１と下型５２を加圧して型閉じた後に、上型５１の上型成形表面５１１、下型５２の下型成形表面５２１および成形補助機構５４を利用して、軟化したプリフォーム４に成形するように転写させ、冷却後に、上型５１と下型５２を分離させて、第１光学面１２、第２光学面１３、レンズフランジ１１および成形縁１４を有する光学レンズ１の製作が完成する。

本実施形態において、成形縁１４は凹槽状成形圧痕であり、その成形縁１４の深さｄと幅ｗは、第１光学面１２の曲率半径Ｒ１に合わせて調整することが好ましい。

図８は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る成形補助機構が成形ステップでの働きを示す図である。この図を参照し、光学レンズ１を成形する時に、軟化したガラス材料の流動につれて型穴に押込むと共に、軟化したガラス材料を上型５１の第１光学面１２の光学面の成形表面５１１と貼り合わせるように、上型５１と下型５２を使用し、軟化したガラス材料を押出する。第１光学面１２の曲率半径Ｒ１がより小さい（曲率が大きい、サグが高い）の場合においては、軟化したガラス材料は、型穴に流し込んだから光学面の成形表面５１１と貼り合わせることが難しくなる。従来技術においては、ガラス材料の流動性を良くするために、より高い温度、より長い成形時間、またはより長い冷却時間を使用している。これに対して、本実施形態によれば、上型５１の成形補助機構５４によって、相関運動の過程において、軟化したガラス材料を型穴方向に押込んで、成形補助機構５４の下方および外側のガラス材料をそれぞれ下方向きまたは外側向きに押込むことで、型穴内部のガラス材料が外側への流動を阻止し、軟化したガラス材料は光学面の成形表面５１１と貼り合わせるように押出させて、成形の高速化の目的を達成できる。

図９は、従来の光学レンズで発生するゴースト像現象と本考案の光学レンズで発生するゴースト像現象を防止するとの比較を示す説明図である。図９を参照し、図９（Ａ）は、従来技術の成形縁１４を有しない光学レンズ１を示す図であり、第１光学面１２の視角範囲内の光線Ｌｉは、第１光学面１２の屈折によって光線Ｌｏとなり、光軸Ｏｃ上に集光させている（この図においては第１光学面１２の集光効果のみを示す）。第１光学面１２とレンズフランジ１１との隣接箇所には、上型５１の機械加工の制限及び光学レンズ１を成形するときに、緩衝曲面１５（ｂｕｆｆｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ）が形成する。その緩衝曲面１５通常では、円弧形を呈し、半径がＲｃである。その緩衝曲面１５は、小型の凹面光学面に類似し、第１光学面１２の視角範囲外の光線Ｌｉ’は、緩衝曲面１５の屈折によって光線Ｌｏ’となり、光軸Ｏｃの外部（この図においては緩衝曲面１５の集光効果のみを示す）に集光し、ゴースト像現象が生じる。

また、図９（Ｂ）は、成形縁１４を有する光学レンズ１を示す図であり、第１光学面１２の視角範囲内の光線Ｌｉは、第１光学面１２の屈折によって光線Ｌｏとなり、光軸Ｏｃ上に集光させている（この図においては第１光学面１２の集光効果のみを示す）。第１光学面１２とレンズフランジ１１との隣接箇所には、凹槽状の成形縁１４を設けられ、第１光学面１２の視角範囲外の光線Ｌｉ’は、成形縁１４の屈折によって、光線Ｌｏ’となった場合、成形縁１４が凹槽状であるので、入射光線Ｌｉ’を屈折して異なる角度の光線Ｌｏ’を生成し拡散してしまい、集光できないため、ゴースト像現象が生じない（或いは解消する）効果が得られる。

（実施形態２）
図１０は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第２実施形態を示す図である。図１０を参照し、この実施形態によれば、ハイサグ曲面を有する光学レンズ１は、緩衝曲面１５を有する成形縁１４を有し、ポリカーボネートプラスチック材料からなるものである。この実施形態において、成形縁１４の構造は、緩衝曲面１５と凹槽状成形圧痕１４１からなり、その緩衝曲面１５は、第１光学面１２と凹槽状成形圧痕１４１と連結し、その凹槽状成形圧痕１４１は、緩衝曲面１５とレンズフランジ１１と連結する。ハイサグ曲面を有する光学レンズ１は、第１光学面１２、第２光学面１３、成形縁１４およびレンズフランジ１１を含む。本実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズ１に関連する光学パラメータを表２に示す。

但し、Ｒ１は、第１光学面１２の半径（ｍｍ）であり、Ｒ２は、第２光学面１３の半径（ｍｍ）であり、Ｄは、光学レンズ１の直径（ｍｍ）であり、ｗは、凹槽状成形圧痕（成形縁１４１）の幅（ｍｍ）であり、ｄは、凹槽状成形圧痕（成形縁１４１）の深さ（ｍｍ）であり、Ｒｃは、緩衝曲面１５の相当半径（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｒａｄｉｕｓ）（ｍｍ）であり、ｄｃは、緩衝曲面１５の弧長（ｍｍ）である。

図１１は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第２実施形態の金型と成形方法を示す説明図である。本実施形態に使用する金型は、図１１に示すように、上型５１に第１光学面１２の光学面の成形表面５１１、非光学面の成形表面５１２および成形縁１４を成形できる成形補助機構５４が設けられている。この成形補助機構５４は、光学面の成形表面５１１と非光学面の成形表面５１２と連結し、緩衝曲面１５を成形できる緩衝曲面の成形表面５４２および成形圧痕１４１を成形できる圧痕の成形表面５４１（を含む。成形を行う時に、光学面の成形表面５１１によって、軟化したポリカーボネート材料を第１光学面１２に成形するように転写させる。成形補助機構５４（凹槽状成形圧痕５４１と緩衝曲面の成形表面面５４２）によって、軟化したポリカーボネート材料を凹槽状の成形縁１４（成形圧痕１４１と緩衝曲面１５）に成形するように転写させる。非光学面の成形表面５１２は軟化したポリカーボネートプラスチック材料をレンズフランジ１１に成形するように転写させる。

本実施形態の成形方法の原理は、第１実施形態（図６）に類似しているが、ガラス材料のプリフォーム４と代わって材料供給装置を使用して溶融のポリカーボネートプラスチック材料を上型５１と下型５２からなる型穴に射入し、上型５１と下型５２を加圧し型閉じた後に、上型５１の上型成形表面５１１、下型５２の下型成形表面５２１及び成形補助機構５４をポリカーボネートプラスチック材料に成形するように転写させる。冷却後に、上型５１と下型５２を分離させて、第１光学面１２、第２光学面１３、レンズフランジ１１および成形縁１４を有する光学レンズ１の製作が完成する。

本実施形態において、成形縁１４は凹槽状成形圧痕１４１と緩衝曲面１５からなり、その成形圧痕１４１の深さｄと幅ｗ及び緩衝曲面１５の相当半径Ｒｃと弧長ｄｃは、第１光学面１２の曲率半径Ｒ１に合わせて調整することが好ましいである。

光学レンズ１を成形する時に、上型５１と下型５２を使用し、軟化したポリカーボネートプラスチック材料を押出し、軟化したポリカーボネートプラスチック材料の流動につれて型穴内部に押込む。また、緩衝曲面の成形表面５４２の下方と内側にあるポリカーボネートプラスチック材料を型穴に押込むと同時に、凹槽状成形圧痕の成形表面５４１の内側にあるポリカーボネートプラスチック材料を引き続き緩衝曲面の成形表面５４２の方向に移動し、凹槽状成形圧痕の成形表面５４１から内側に押込んだポリカーボネートプラスチック材料を補足する。一方、凹槽状成形圧痕の成形表面５４１の下方と外側にあるポリカーボネートプラスチック材料を下方または外側に押込んで、型穴内部のポリカーボネートプラスチック材料が外側への流動を阻止する。軟化したポリカーボネートプラスチック材料は、上型５１の第１光学面１２の光学面の成形表面５１１と貼り合わせるように押出させて、成形の高速化の目的を達成できる。

（実施形態３）
図１２は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第３実施形態を示す図である。図１２を参照し、この実施形態によれば、ハイサグ曲面を有する光学レンズ１は、トレッド状の成形トレッド１４２である成形縁１４を有し、ガラス光学材料からなるものであり、第１光学面１２、第２光学面１３、成形縁１４およびレンズフランジ１１を有する。本実施形態において、成形トレッド１４２は２つのトレッドで実施しているが、この限りでない。本実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズ１に関連する光学パラメータを表３に示す。

但し、Ｒ１は、第１光学面１２の半径（ｍｍ）であり、Ｒ２は、第２光学面１３の半径（ｍｍ）であり、Ｄは、光学レンズ１の直径（ｍｍ）であり、Ｒｃ１は、成形トレッド１４２に属する１つのトレッドの半径（ｍｍ）であり、Ｒｃ２は、成形トレッド１４２に属する別のトレッドの半径（ｍｍ）であり、ｄｃ１は、成形トレッド１４２に属する１つのトレッドの弧長（ｍｍ）であり、ｄｃ２は、成形トレッド１４２に属する別のトレッドの弧長（ｍｍ）である。

図１３は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第３実施形態の金型と成形方法を示す説明図である。本実施形態に使用する金型は、図１３に示すように、上型５１に第１光学面１２の光学面の成形表面５１１、非光学面の成形表面５１２および成形縁１４を成形できるトレッド成形表面５４３が設けられている。このトレッド成形表面５４３は、光学面の成形表面５１１と非光学面の成形表面５１２と連結する。成形を行う時に、光学面の成形表面５１１によって、軟化したガラス材料を第１光学面１２に成形するように転写させる。凸起状のトレッド成形表面５４３によって、軟化したガラス材料を２つのトレッド状の成形トレッド１４２に成形するように転写させる。非光学面の成形表面５１２によって、軟化したガラス材料をレンズフランジ１１に成形するように転写させる。

本実施形態の成形方法は、図６に示すように、しかし、上型５１にトレッド成形表面５４３が設けられている。ガラス材料のプリフォーム４を上型５１と下型５２からなる型穴に置入した上、ヒーター５３を使用して、プリフォーム４をガラス転移温度に升温し軟化させるように上型５１、下型５２およびプリフォーム４を加温する。上型５１および下型５２を加圧し型閉じた後に、上型５１の上型成形表面５１１、下型５２の下型成形表面５２１およびトレッド成形表面５４３を利用して軟化したプリフォーム４を成形するように転写させる。冷却後に、上型５１と下型５２を分離させ、第１光学面１２、第２光学面１３、レンズフランジ１１および２つの成形トレッド１４２を有する光学レンズ１の製作が完成する。

本実施形態において、成形縁１４は２つの成形トレッド１４２であり、１つのトレッドの半径Ｒｃ１と弧長ｄｃ１および別のトレッドの半径Ｒｃ２と弧長ｄｃ２は、第１光学面１２の曲率半径Ｒ１に合わせて調整することが好ましいである。

図１４は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第３実施形態の成形補助機構が成形ステップでの働きを示す図である。図１４を参照し、光学レンズ１を成形する時に、上型５１と下型５２を使用し、軟化したガラス材料を押出し、軟化したガラス材料の流動につれて型穴に押込むと共に、軟化したガラス材料を上型５１の第１光学面１２の光学面の成形表面５１１と貼り合わせる。第１光学面１２の曲率半径Ｒ１がより小さい（曲率が大きい、サグが高い）の場合においては、軟化したガラス材料は、型穴に流し込みんだから光学面の成形表面５１１と貼り合わせることが難しくなる。従来技術においては、ガラス材料の流動性を良くするために、より高い温度、より長い成形時間、またはより長い冷却時間を使用している。これに対して、本実施形態によれば、上型５１のトレッド成形表面５４３によって、相関運動の過程において、トレッド成形表面５４３の各トレッド成形表面の内側にある軟化したガラス材料を部分別で内側に押込むことによって、軟化したガラス材料を光学面の成形表面５１１と貼り合わせるように押出させて、成形の高速化の目的を達成できる。

図１５は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第３実施形態の光学レンズで発生するゴースト像現象を防止するメカニズムを示す説明図である。この図を参照し、本実施形態において、成形縁１４２を有する光学レンズ１は、第１光学面１２の視角範囲内の光線Ｌｉは、第１光学面１２の屈折によって光線Ｌｏとなり、光軸Ｏｃ上に集光させている（この図においては第１光学面１２の集光効果のみを示す）。第１光学面１２とレンズフランジ１１との隣接箇所には、２つの成形トレッド１４２を設け、第１光学面１２の視角範囲外の光線Ｌｉ’は、成形縁１４の屈折によって、光線Ｌｏ’となった場合、２つの成形トレッド１４２の半径と角度が異なるため、入射光線Ｌｉ’を屈折して異なる角度の光線Ｌｏ’を生成し、それぞれ異なる位置に集光しているので、拡散光線になって、ゴースト像現象を低減できる。

（実施形態４）
図１６は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第４実施形態を示す第１例図である。図１６を参照し、本実施形態によれば、矩形の外観のハイサグ曲面を有する光学レンズ１は、凹槽状の成形縁１４を有し、ガラス光学材料からなるものであり、第１光学面１２、第２光学面１３、成形縁１４およびレンズフランジ１１を有する。また、レンズフランジ１１は矩形であり、本実施形態によるハイサグ曲面を有する光学レンズ１に関連する光学パラメータを表４に示す。

但し、Ｒ１は、第１光学面１２の半径（ｍｍ）であり、Ｒ２は、第２光学面１３の半径（ｍｍ）であり、Ｌは、正方形光学レンズ１の辺長（ｍｍ）であり、ｗは、凹槽状成形圧痕（成形縁１４）の幅（ｍｍ）であり、ｄは、凹槽状成形圧痕（成形縁１４）の深さ（ｍｍ）である。

図１７は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第４実施形態を示す第２例図である。本実施形態に使用する金型は、図１７に示すように、上型５１に第１光学面１２の光学面の成形表面５１１、非光学面の成形表面５１２および成形縁１４を成形できる成形補助機構５４が設けられている。この成形補助機構５４は、光学面の成形表面５１１と非光学面の成形表面５１２と連結する。成形を行う時に、光学面の成形表面５１１によって、軟化したガラス材料を第１光学面１２に成形するように転写させる。成形補助機構５４によって、軟化したガラス材料を凹槽状の成形縁１４（成形圧痕）に成形するように転写させる。非光学面の成形表面５１２によって、軟化したガラス材料をレンズフランジ１１（ｌｅｎｓ ｆｌａｎｇｅ）に成形するように転写させる。

本実施形態の成形方法は、図６に示すように、矩形のガラス板を上型５１と下型５２からなる型穴に置入した上、ヒーター５３を使用して、プリフォーム４をガラス転移温度に升温し軟化させるように、上型５１、下型５２およびプリフォーム４を加温する。上型５１および下型５２を加圧し型閉じた後に、上型５１の光学面の成形表面５１２、下型５２の光学面の成形表面５２２および成形補助機構５４を利用して軟化したプリフォーム４を成形するように転写させる。冷却後に、上型５１と下型５２を分離させ、第１光学面１２、第２光学面１３、矩形レンズフランジ１１および成形縁１４を有する光学レンズ１の製作が完成する。

（実施形態５）
図１８は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第５実施形態を示す図である。図１８を参照し、本実施形態は、成形縁１４を有する光学レンズアレイ２、ハイサグ曲面を有する矩形光学レンズ１及びその製作方法に係る実施形態である。光学レンズアレイ２は、ガラス光学材料から製作し、４ｘ４枚のハイサグ曲面を有する光学レンズ１を含む。ただし、この限りでない。光学レンズアレイ２を切断した後には、１６枚のハイサグ曲面を有する矩形光学レンズ１に製作することができる。各ハイサグ曲面を有する光学レンズ１ａ（１ｂなど）は、第１光学面１２ａ（１２ｂなど）、第２光学面１３ａ（１３ｂなど）、成形縁１４ａ（１４ｂなど）及びレンズフランジ１１を含む。また、成形縁１４ａ（１４ｂなど）は、凹槽状成形圧痕である。

図１９は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第５実施形態のガラス成形の製作方法を示す説明図である。図１９を参照し、その製作方法は図１９に示すように、以下のステップを含む。

ステップＳＡ１において、上型５１と下型５２を含むガラス材料に適する成形金型を提供する。上型５１に第１光学面の成形表面５１１を設け、その第１光学面の成形表面５１１は、４ｘ４枚のアレイ配列する光学レンズの成形金型キャビティ（ｍｏｌｄ ｃｏｒｅ）を設け、下型５２に第２光学面の成形表面５２１と成形補助機構５４を設ける。第２光学面の成形表面５２１と成形補助機構５４は、４ｘ４枚のアレイ配列の光学レンズの成形金型キャビティ（ｍｏｌｄ ｃｏｒｅ）を有し、４ｘ４枚の光学レンズと対応するように、凹槽状圧痕の成形表面５４１（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ）をアレイ配列する。

ステップＳＡ２において、ガラス材料４を上型５１と下型５２からなる型穴に置入する。

ステップＳＡ３において、上型５１と下型５２を加温加圧して、上型５１と下型５２の光学面の成形表面（第１光学面の成形表面５１１と第２光学面の成形表面５２１）および成形補助機構５４を軟化したガラス材料４に成形するように転写させる。冷却後に、上型５１と下型５２を分離させて、４ｘ４枚の成形縁を有する光学レンズ（１ａ、１ｂなど）の光学レンズアレイ２の製作が完成する。

ステップＳＡ４において、光学レンズアレイ２を切断して、１６枚の単一の矩形光学レンズ１になるように分離させる。

この製作方法を使用すれば、１６枚のガラス材料のハイサグ曲面を有する矩形光学レンズ１を高速に製作でき、各光学レンズ１は、第１光学面１２、第２光学面１３および成形縁１４を有する。

光学システムの光学レンズセットに、複数の異なる表面形状と異なる屈折率を有する光学レンズおよび各種の光学素子（例えば、光格子、スペーサ、遮光シート等）を組み合わせて構成されるものであり、２枚式光学レンズセット、３枚式光学レンズセット等が挙げられる。光学レンズ１と他の光学レンズまたは光学素子と組み合わせる場合に、通常では接着剤で貼り合わせて固定する。本考案に係る凹槽状成形圧痕である成形縁１４を有する光学レンズ１が接着剤で組み合わせる場合において、その成形縁１４は、接着剤が溢れだすときの凹み溝として用いられるので、接着剤が溢れた分を成形圧痕の成形縁１４に流し込むことで、光学レンズ１の光学面への汚染を避けることができ、光学レンズセットの良品率を向上できる。

（実施形態６）
図１８は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第６実施形態を示す図である。本実施形態は、成形縁１４を有する光学レンズアレイ２とハイサグ曲面を有する矩形光学レンズ１及びその製作方法の実施形態である。光学レンズアレイ２は光学プラスチック材料から製作し、４ｘ４枚のハイサグ曲面を有する光学レンズ１を含む。ただし、この限りでない。光学レンズアレイ２を切断した後には、１６枚のプラスチック材料のハイサグ曲面を有する矩形光学レンズ１に製作することができる。各ハイサグ曲面を有する光学レンズ１ａ（１ｂなど）は、第１光学面１２ａ（１２ｂなど）、第２光学面１３ａ（１３ｂなど）、成形縁１４ａ（１４ｂなど）およびレンズフランジ１１を含む。また、成形縁１４ａ（１４ｂなど）は、凹槽状成形圧痕である。

図２０は、本考案のハイサグ曲面を有する光学レンズに係る第５実施形態のガラス成形の製作方法を示す説明図である。図２０を参照し、その製作方法は図２０に示すように、以下のステップを含む。

ステップＳＳＡ１において、上型５１と下型５２とを含むプラスチック材料に適する成形金型を提供する。上型５１に第１光学面の成形表面５１１を設け、その第１光学面の成形表面５１１は、４ｘ４枚のアレイ配列する光学レンズの成形金型キャビティを設け、下型５２に第２光学面の成形表面５２１と成形補助機構５４を設ける。第２光学面の成形表面５２１と成形補助機構５４は、４ｘ４枚のアレイ配列の光学レンズの成形金型キャビティを有し、４ｘ４枚の光学レンズと対応するように、凹槽状圧痕の成形表面５４１をアレイ配列する。

ステップＳＳＡ２において、上型５１と下型５２を型閉じて、ヒーター５３を使用して、プラスチック材料を加熱し、プラスチック材料を溶融状態に軟化させて、材料供給装置５５を介して、軟化したプラスチック材料を上型５１と下型５２からなる型穴に射入する。

ステップＳＳＡ３において、上型５１と下型５２を加圧し型閉じて、上型５１と下型５２の光学面の成形表面（第１光学面の成形表面５１１と第２光学面の成形表面５２１）および成形補助機構５４を軟化したプラスチック材料４に成形するように転写させる。冷却後に、上型５１と下型５２を分離させて、４ｘ４枚の成形縁を有する光学レンズ（１ａ、１ｂなど）の光学レンズアレイ２の製作が完成する。

ステップＳＳＡ４において、光学レンズアレイ２を切断して、１６枚の単一の矩形光学レンズ１になるように分離させる。

この製作方法を使用すれば、１６枚のプラスチック材料のハイサグ曲面を有する矩形光学レンズ１を高速に製作でき、各光学レンズ１は、第１光学面１２、第２光学面１３および成形縁１４を有する。光学レンズ１を光学レンズセットに組み合わせる場合、その成形縁１４は、接着剤が溢れだすときの凹み溝にとして用いられるので、光学レンズセットの良品率を向上できる。

以上は、本考案の好ましい実施形態であり、本考案の権利範囲に制限を加わるものではない。よって、本考案の権利範囲および明細書の内容による効果等の変化や変更はなお本考案の範囲に含まれるものとする。

１：光学レンズ，１ａハイサグ曲面を有する光学レンズ，１２ａ：第１光学面，１３ａ：第２光学面，１４ａ：成形縁，１ｂ：ハイサグ曲面を有する光学レンズ，１２ｂ：第１光学面，１３ｂ：第２光学面，１４ｂ：成形縁，２：光学レンズアレイ，４：プリフォーム，１１：レンズフランジ，
１２：第１光学面，１３：第２光学面，１４：成形縁，１４１：成形圧痕，１４２：成形トレッド，１５：緩衝曲面，５１：上型，５１１：上型成形表面，５１２：非光学面の成形表面，５２：下型，
５２１：下型成形表面，５３：ヒーター，５４：成形補助機構，５４１：圧痕の成形表面，５４２：緩衝曲面の成形表面，５４３：トレッドの成形表面，５５：材料供給装置，９１：光学レンズ，９１０：光学面，９１２：レンズフランジ，９１４：槽状溝，９１４１：位置決め機構，９５１：上型，９５１２：レンズフランジの成形表面，９５１３：上型成形表面，９５１４：槽状溝，９５２：下型，９５２２：下型の非光学面の成形表面，９５２３：下型成形表面，９５３３：槽状溝成形表面

Claims (8)

1. 光学材料を金型成形の上型キャビティと下型キャビティとの間に置入し、加熱加圧し、成形されるハイサグ曲面を有する単一の光学レンズであって、
   前記光学レンズは、前記光学レンズの片面に設ける第１光学面と、前記光学レンズの前記第１光学面の対向面に設ける第２光学面と、各前記光学面との周りに設けるレンズフランジとを含み、
   前記第１光学面と第２光学面は、前記光学レンズの光学作用区域であり、前記レンズフランジは、前記光学レンズの光学非作用区域であり、
   前記ハイサグ曲面を有する光学レンズを容易に製作できるように、前記光学面と前記レンズフランジと連結する成形縁であって、前記光学レンズを成形する時、前記光学レンズと同時に成形される少なくとも一つの成形縁を含むことを特徴とするハイサグ曲面を有する光学レンズ。
2. 前記光学材料は、ガラス光学材料、プラスチック光学材料のいずれかを選択することができることを特徴とする請求項１に記載のハイサグ曲面を有する光学レンズ。
3. 前記成形縁は、成形圧痕であることを特徴とする請求項１に記載のハイサグ曲面を有する光学レンズ。
4. 前記成形縁は、成形トレッドであることを特徴とする請求項１に記載のハイサグ曲面を有する光学レンズ。
5. 光学材料を金型成形の上型キャビティと下型キャビティとの間に置入し、加熱加圧することで成形される光学レンズアレイが切断されて分離したハイサグ曲面を有する単一の光学レンズであって、
   前記光学レンズアレイは、アレイ配列する複数の光学レンズからなり、
   前記単一の光学レンズは、前記光学レンズの片面に設ける第１光学面と、前記光学レンズの前記第１光学面の対向面に設ける第２光学面と、前記光学面の周りに設けるレンズフランジとを含み、
   前記ハイサグ曲面を有する光学レンズを容易に製作できるように、前記光学レンズアレイを成形する時、各該前記光学レンズの第１光学面と第２光学面と同時に成形される複数の成形縁を含むことを特徴とするハイサグ曲面を有する光学レンズ。
6. 前記光学材料は、ガラス光学材料、プラスチック光学材料のいずれかを選択することができることを特徴とする請求項５に記載のハイサグ曲面を有する光学レンズ。
7. 前記成形縁は、成形圧痕であることを特徴とする請求項５に記載のハイサグ曲面を有する光学レンズ。
8. 前記成形縁は、成形トレッドであることを特徴とする請求項５に記載のハイサグ曲面を有する光学レンズ。

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