JP4054658B2 - レンズ連接部材、及びレンズアレイの成形型 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレンズの集合体であるレンズアレイを押圧により製造する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
レンズアレイの例を図6に示す。同図に示すレンズアレイ100は、平面上で3×3の正方に配列されている9個のレンズ101の集合体であり、各々のレンズ101がその光軸方向に対して垂直な方向でレンズ連接部102によって接合されて形成されている。
【0003】
このような、平面上に配列されている複数のレンズの集合体であるレンズアレイの製造法として、光透過性を有している、ガラス材やプラスチック材などの材料(被成形材)を軟化させながら成形型で押圧してレンズアレイを形成するという方法は従来から行われている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−243912号公報
【特許文献2】
特開2002−265226号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
押圧により形成されるレンズアレイの各レンズはその押圧の方向をレンズの光軸方向とするが、この手法によるレンズアレイの製造ではレンズ部分の転写の良否がレンズの光学性能に大きな影響を与える。図6に示したレンズアレイ100を例にして説明すると、レンズ連接部102の薄さに比べて大きく突出するレンズ101の部分の転写を良好なものとしつつレンズ連接部102の厚みを所望の薄さまで薄くするためには、押圧時における被成形材の流動が適切である必要がある。しかし、押圧時における被成形材の流動性の程度はその押圧時における被成形材の粘度の違いなどにより一様には定まらない。
【0006】
被成形材の流動の一例として、押圧によって被成形材が成形型の転写面におけるレンズ101やレンズ連接部102の形成部分に多量に留まってしまい、押圧が不十分となってレンズ101の部分の転写が良好に行われない、あるいはレンズ連接部102の厚みを所望の薄さにまで薄く成形できないという問題を生じる場合がある。
【0007】
また、レンズ連接部102の厚さを薄くするとその熱容量が小さくなるため、レンズ連接部102から熱が逃げやすくなる。とりわけレンズ連接部102の外周部では加熱時における温度の上昇が鈍いので、レンズ連接部102を一様な加熱によって軟化させたときのその外周部の粘性はその中心部ほどには低くならない。このようなときに押圧を行ってもレンズ連接部102の外周部の粘性の高さに起因する高い内圧の影響によってその中心部の押圧が不十分となり、レンズ連接部102を薄く成形できないことがある。
【0008】
このとき、例えばレンズ連接部102の外周部を強く加熱してその外周部の粘性を低下させればその中心部に対しての十分な押圧が可能となる。しかし、この場合には、レンズ連接部102の各部の温度差が顕著となってしまい、その熱膨張量の違いにより、形成されたレンズアレイ100の歪み、レンズ101の転写性の悪化、あるいは割れの発生が懸念される。
【0009】
また、レンズ101の部分の転写性の向上と厚みの薄いレンズ連接部102の成形とを両立させるために、例えば押圧の圧力を高めるという手法も考えられるが、押圧の圧力を高めれば成形型の転写面に対する負荷が増大するため、成形型の消耗が激しくなる。
【0010】
上述した問題を鑑み、成形型の押圧によりレンズアレイを製造するときのレンズアレイの形成精度を向上させることが本発明が解決しようとする課題である。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様のひとつであるレンズ連接部材は、複数のレンズの集合体であるレンズアレイを形成するものであって、レンズアレイを構成するレンズが配置されるレンズ配置部を複数設け、隣接しているレンズ配置部の間の任意の位置に空隙を設ける構造とし、レンズアレイが、レンズの材料である被成形材がこのレンズ連接部材と共に成形型で押圧されることによってレンズの形成、及びレンズとレンズ連接部材とのレンズ配置部での接合が行われて形成されるようにすることによって前述した課題を解決する。
【0012】
ここで、空隙の形状は、例えば穴形状または溝形状とすることができる。
この構造によれば、押圧時に被成形材がレンズ配置部などに多量に留まっていたとしてもその被成形材をレンズ連接部材に設けられている空隙へ逃がすことができ、その滞留部分の内圧が開放されて被成形材の流動性が確保される。従って、成形型の転写面に対する負荷を増加させることなく十分な押圧が可能となり、レンズの部分の転写が良好なものとなり、レンズ連接部材をより薄く成形することができる。
【0013】
なお、上述した本発明に係るレンズ連接部材において、前述した空隙が、そのレンズ連接部材において隣接しているレンズ配置部から等間隔の位置に設けられている構造とすることができる。
この構造によれば、空隙と隣接するレンズ配置部に配置されるレンズの押圧形成による転写性のばらつきが少なくなり、形成されるレンズの品質が安定する。
【0014】
なお、このとき、レンズ配置部がレンズ連接部材において等間隔に設けられており、前述した空隙がレンズ連接部材において等間隔に配置されている構造とすることができる。
この構造によれば、空隙と隣接するレンズ配置部に配置されるレンズの押圧形成による転写性のばらつきが更に少なくなり、形成されるレンズの品質が更に安定する。
【0015】
また、本発明の別の態様のひとつであるレンズアレイの成形型は、複数のレンズとそれらのレンズを各々接合させているレンズ連接部とからなるレンズの集合体であるレンズアレイの成形に用いられるものであって、複数のこの成形型をその転写面が同一面となるようにして平面上に配置したときに、隣接する成形型との間に空隙を生じる形状を有し、レンズアレイが、平面上に配置したこの成形型でレンズの材料である被成形材を押圧することによって形成されるようにすることによって前述した課題を解決する。
【0016】
平面上に配置したこの成形型で被成形材を押圧することにより、被成形材が押圧時にレンズやレンズ接合部などの形成部分に留まっていたとしても、隣接する成形型との間の空隙へその被成形材を逃がすことができ、その滞留部分の内圧が開放されて被成形材の流動性が確保される。従って、成形型の転写面に対する負荷を増加させることなく十分な押圧が可能となり、レンズの部分の転写が良好なものとなり、レンズ連接部材をより薄く成形することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず図1について説明する。
図1(a)において、成形型1は、その転写面2で被成形材を押圧して図6に示したようなレンズアレイ100を形成するものである。転写面2には被成形材に転写を行ってレンズ102を形成させるレンズ転写部3が設けられている。なお、図1の成形型1の転写面2には9個のレンズ転写部3が3×3の正方に等間隔に配置されているが、レンズ転写部3の個数は任意でよい。
【0020】
レンズ連接部材4は、図6に示すレンズアレイ100におけるレンズ連接部102となるものであり、9個のレンズ101を各々接合させて集合体とするものである。レンズ連接部材4にはレンズ配置部5と空隙6とが設けられている。
レンズ配置部5はレンズ101が配置される部分であり、レンズ連接部材4を貫通する穴である。なお、レンズ配置部5の配置間隔は成形型1の転写面2に設けられているレンズ転写部3の配置間隔に一致させておく。
【0021】
空隙6は、レンズ101の材料となる後述する被成形材がレンズ連接部材4と共に成形型1によって押圧されたときに、余剰の被成形材を逃がすための円形の穴であり、成形型1の押圧の方向に対して垂直の方向とは異なる方向への流動を被成形材に生じさせる。なお、空隙6である穴の形状は円形とせずに、例えば楕円形や角形としてもよい。
【0022】
図1(b)は、図1(a)に示されているA−A’におけるレンズ連接部材4の断面図である。この図から分かるように、レンズ配置部5はこのレンズ連接部材4を貫通しているが、空隙6はレンズ連接部材4を貫通していない。但し、空隙6はレンズ連接部材4を貫通させてもよい。
【0023】
図1(c)はレンズ連接部材4の平面図である。この図から分かるように、このレンズ連接部材4において、空隙6は自己に隣接しているレンズ配置部5から等間隔の位置に設けられている。このように、レンズ配置部5と空隙6との位置関係を一定にすることにより、レンズ配置部5の位置の違いによる被成形材が空隙6へ流入する量のばらつきが少なくなるので、レンズ配置部5において形成されるレンズ101の品質を安定させることができる。
【0024】
また、図1(c)から分かるように、このレンズ配置部5はレンズ連接部材4において等間隔に設けられており、空隙6はこのレンズ連接部材4において等間隔に配置されているので、上述したものと同様の理由により、レンズ配置部5において形成されるレンズ101の品質を安定させることができる。
【0025】
なお、以下に示す各図において、図1に示したものと同一の構成要素には同一の符号を付すこととする。
次に、この実施形態におけるレンズアレイ100の製造法について、図2を参照しながら説明する。
【0026】
図2(a)に示すように、まず、図1に示したレンズ連接部材4が成形型1の転写面2に載置される。このとき、レンズ連接部材4のレンズ配置部5と成形型1の転写面2に設けられているレンズ転写部3の位置とを合致させて載置する。
次に、レンズ連接部材4のレンズ配置部5の各々に被成形材7が配置される。被成形材7はガラス材やプラスチック材などの光透過性を有している材料であり、加熱する等によって軟化させることができるものである。
【0027】
次に、成形型1の転写面2に載置された被成形材7を軟化させる。そして、この軟化した被成形材7をレンズ連接部材4と共に成形型1の転写面2と成形型1’の転写面とで挟み込み、成形型1と成形型1’とで被成形材7とレンズ連接部材4とを押圧しながら被成形材7を硬化させ、レンズ101の形成、及びレンズ101とレンズ連接部材4との接合を行わせてレンズアレイ100を形成させる。
【0028】
ここで、成形型1’はその転写面で被成形材を押圧して図6に示したようなレンズアレイ100を形成する、成形型1と同様のものである。なお、成形型1’の転写面にもレンズ転写部3は設けられているが、その形状は成形型1と異なる形状でよい。
【0029】
図2(b)は図2(a)に示されているB−B’における被形成材7、レンズ連接部材4、及び成形型1の断面図である。この図は、成形型1と成形型1’とで軟化した被成形材7とレンズ連接部材4とを押圧すると、被形成材7の一部に同図に矢印で示す流動が生じ、余剰の被成形材7が空隙6に流入することを示している。
【0030】
この実施形態では以上のようにしてレンズアレイ100が製造される。
なお、上述した実施形態においては空隙6を穴形状としていたが、図3に示すレンズ連接部材8のように、レンズ配置部5の周囲に空隙6として溝9を設け、被成形材7がレンズ連接部材4と共に成形型1によって押圧されたときに、この溝9へ余剰の被成形材7を逃がすようにしてもよい。
【0031】
図3(a)に示すレンズ連接部材8におけるレンズ配置部5の外周に設けられている溝9は、そのレンズ連接部材8の平面図である図3(b)を参照すると分かるように、レンズ配置部5である円形穴と同心の円形である。また、図3(a)に示されているC−C’におけるレンズ連接部材8の断面図である図3(c)を参照すると分かるように、溝9の断面の形状は楔形をしているが、この溝9の断面の形状は任意でよい。
【0032】
また、前述した実施形態においては、レンズ連接部材4に空隙6を設けるようにしていたが、被成形材をレンズ連接部材と共に押圧する成形型の転写面に余剰の被成形材を逃がす空隙を設けるようにしてもよい。この空隙を設けた成形型の例を図4に示す。
【0033】
図4に示す成形型10の転写面2にはレンズ転写部3と共に空隙11が設けられている。被成形材7がレンズ連接部材4と共にこの成形型10によって押圧されたときには、成形型10の押圧の方向に対して垂直の方向とは異なる方向への流動を被成形材7の一部に生じさせ、余剰の被成形材7がこの空隙11に流入する。この結果、成形型10の転写面に対する負荷を増加させることなく十分な押圧が可能となり、レンズ101の部分の転写が良好なものとしながらレンズ連接部材4をより薄く成形することができる。
【0034】
なお、図4においてはこの空隙11を円形穴としているが、穴の形状は例えば楕円形や角形としてもよく、また、図3のレンズ連接部材4に設けたような溝を空隙11としてもよい。
更には、図5に示すように、余剰の被成形材7を流入させるための空隙を設けていない成形型1を複数用意してその転写面2が同一面となるようにして箱12に詰めておき、空隙6が設けられていないレンズ連接部材4と被成形材7とをこの箱12に詰められている状態の複数の成形型1の各々に載置し、この成形型1と同様に箱詰めされた成形型1’とでレンズ連接部材4と被成形材7とを押圧することで複数のレンズアレイ100を纏めて製造することもできる。ここで、成形型1は円柱状に形成されているので、複数の成形型1を箱12に詰め込むと転写面2の周囲には空隙が生じる。従って、被成形材7をレンズ連接部材4と共にこの箱詰めの成形型1で押圧したときには、余剰の被成形材7をこの空隙に流入させることができる。
【0035】
この手法は成形型の転写面の面積が比較的小さい場合に適しているが、転写面の面積が比較的大きい場合であっても、例えば余剰の被成形材を流入させるための空隙を成形型やレンズ連接部材に設けた上で補助的にこの手法を用いれば効果的である。
【0036】
なお、図5に示した例では成形型1を円柱状の構造としていたが、この手法は成形型1を箱12に詰め込んだときに箱12が成形型1で充填しきれずに空隙が生ずるようにしてあればその効果が得られるので、成形型1の形状を変形させ、例えば成形型1を楕円柱状の構造とする、あるいは各辺の長さが同一でない多角形の構造とする、などとしてもよい。また、複数の成形型1を詰め込む箱12の形状を変形させてもよい。
【0037】
その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の改良・変更が可能である。
【0038】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、レンズアレイを構成するレンズが配置されるレンズ配置部を複数設けると共に、隣接しているレンズ配置部の間の任意の位置に空隙を設ける構造としたレンズ連接部材を用い、レンズの材料である被成形材がこのレンズ連接部材と共に成形型で押圧されることによってレンズの形成、及びレンズとレンズ連接部材とのレンズ配置部での接合が行われるようにしてレンズアレイを形成する。
【0039】
または、本発明は、レンズアレイの成形に用いられる成形型の形状を、その転写面が同一面となるようにして平面上に複数配置したときに隣接する成形型との間に空隙を生じる形状とし、平面上に配置したこの成形型でレンズの材料である被成形材を押圧するようにしてレンズアレイを形成する。
【0040】
これらの本発明のいずれの態様によっても、成形型の転写面に対する負荷を増加させることなく十分な押圧が可能となり、レンズの部分の転写を良好なものとしつつレンズ連接部材をより薄く成形することができ、レンズアレイの形成精度が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を説明する図である。
【図2】図1の実施形態におけるレンズアレイの製造法を説明する図である。
【図3】レンズ連接部材の他の例を示す図である。
【図4】本発明の実施形態の第一の変形例を説明する図である。
【図5】本発明の実施形態の第二の変形例を説明する図である。
【図6】レンズアレイの例を示す図である。
【符号の説明】
1、1’、10 成形型
2 転写面
3 レンズ転写部
4、8 レンズ連接部材
5 レンズ配置部
6、11 空隙
7 被形成材
9 溝
12 箱
100 レンズアレイ
101 レンズ
102 レンズ連接部
Claims (5)
- 複数のレンズの集合体であるレンズアレイを形成するレンズ連接部材であって、
前記レンズアレイを構成するレンズが配置されるレンズ配置部を複数設け、
隣接している前記レンズ配置部の間の任意の位置に空隙を設け、
前記レンズアレイは、前記レンズの材料である被成形材が前記レンズ連接部材と共に成形型で押圧されることによって該レンズの形成、及び該レンズと該レンズ連接部材との前記レンズ配置部での接合が行われて形成される、
ことを特徴とするレンズ連接部材。 - 前記空隙は、穴形状または溝形状であることを特徴とする請求項1に記載のレンズ連接部材。
- 前記空隙は、隣接している前記レンズ配置部から等間隔の位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のレンズ連接部材。
- 前記レンズ配置部は前記レンズ連接部材において等間隔に設けられており、
前記空隙は前記レンズ連接部材において等間隔に配置されている、
ことを特徴とする請求項3に記載のレンズ連接部材。 - 複数のレンズと該レンズを各々接合させているレンズ連接部とからなるレンズの集合体であるレンズアレイの成形に用いられる成形型であって、
複数の前記成形型をその転写面が同一面となるようにして平面上に配置したときに、隣接する該成形型との間に空隙を生じる形状を有し、
前記レンズアレイは、平面上に配置した前記成形型で前記レンズの材料である被成形材を押圧することによって形成される、
ことを特徴とするレンズアレイの成形型。
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