JP4769740B2

JP4769740B2 - レンズ成形用金型の製造方法、及びレンズの製造方法

Info

Publication number: JP4769740B2
Application number: JP2007024931A
Authority: JP
Inventors: 英史佐々木; 清仁矢尾板
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2007-02-03
Filing date: 2007-02-03
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2027-02-03
Also published as: JP2008188845A

Description

本発明は、粗面形成工程を有するレンズ成形用金型の製造方法、及びそれによって製造されたレンズ成形用金型を用いて成形するレンズの製造方法に関する。

デジタルカメラなどの光学機器にはレンズが組み込まれており、レンズから入射する被写体光が結像する。レンズは、被写体光を透過させるレンズ部の周縁にフランジ部が形成され、フランジ部が保持されることで機器本体に組み込まれている。フランジ部は、光学機能を持たない部分として形成されるので、被写体光がフランジ部を透過して結像するとフレアやゴーストが発生してしまう。

そこで、被写体光がフランジ部を透過することのないよう、フランジ部を遮光部材で覆ったり（例えば、特許文献１参照）、フランジ部表面を粗面化したり（例えば、特許文献２参照）することでフレアやゴーストの発生が防止されているものがある。

ところで、レンズの製造方法として金型を用いたプレス加工が挙げられるが、この場合、金型のレンズ成形面を粗面化しておくことでレンズの表面を粗面化することができる（例えば、特許文献３，４参照）。金型表面の粗面化処理としては、サンドブラスト処理や薬品処理が示されている。この粗面化処理は、フランジ部が粗面化されたレンズを成形する金型にも適用可能である。
特開２００２−０２３０５０号公報特開２００６−０２６７７０号公報特開２００１−２８１４１８号公報特開２００３−３０２６１０号公報

しかしながら、特許文献３，４記載の金型表面の粗面化処理では、粗面化させない部位を治具などによりマスキングする必要があり、コスト面などに問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、フランジ部が粗面化されたレンズを成形する金型を低コストに製造し、及びその粗面化処理が施された金型を用いて製造されたレンズを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ成形用金型の製造方法は、光を透過させるレンズ部の周縁にフランジ部が形成されたレンズを成形するために、レンズ部を成形するためのレンズ部成形面と、その周縁に連続する、フランジ部を成形するためのフランジ部成形面とからなるキャビティ面が形成された複数の金型からなり、各金型のキャビティ面が互いに係合されることで、各金型のキャビティ面で包囲された間隙を形成するレンズ成形用金型の製造方法であって、各金型のフランジ部成形面にレーザを照射して粗面を形成する粗面形成工程を有することを特徴とする。

なお、レーザは、所定間隔を置いて点照射されることが好ましい。また、所定の形状を描く方向に順次点照射されることが好ましい。その形状は、格子形状、円形状、螺旋形状などが挙げられる。

本発明のレンズの製造方法は、光を透過させるレンズ部と、その周縁に形成されるフランジ部とを有するレンズの製造方法であって、上記方法によって製造されたレンズ成形用金型を用いて成形することを特徴とする。

本発明のレンズ成形用金型の製造方法によれば、各金型のフランジ部成形面にレーザを照射して粗面を形成する粗面形成工程を有するので、マスキングなどの人手による細かな作業を行わず、低コストに製造することができる。

図１に示すレンズ成形用金型１１は、金型用鋼、材例えばＳ−ＳＴＡＲやＳＴＡＶＡＸなどを加工することにより形成されており、大きく分けて上金型１２と下金型１３とから構成される。

上金型１２は、コア１５との嵌合穴を有する金型本体１４と、この金型本体１４に嵌合するコア１５とから構成される。金型本体１４の下面中央には、円柱形状に凹となる凹部１６が形成されている。コア１５の下面は、例えば曲面形状に凸状のレンズ部成形面１５ａとなり、金型本体１４の凹部１６奥面１６ａと連続している。なお、レンズ部成形面１５ａと奥面（フランジ部成形面）１６ａとでキャビティ面を構成する。また、凹部１６は、その内径φ_２が金型本体１４の内径φ_１より大きく形成されており、例えば、金型本体１４内径φ_１は２〜９ｍｍ、凹部１６内径φ_２は４〜１１ｍｍ程度の大きさである。

下金型１３は、コア１８との嵌合穴を有する金型本体１７と、この金型本体１７に嵌合するコア１８とから構成される。金型本体１７の上面中央には、円柱形状に凹となる凹部１９が形成されている。コア１８の上面は、例えば曲面形状に凹状のレンズ部成形面１８ａとなり、金型本体１７の凹部１９奥面１９ａと連続している。なお、レンズ部成形面１８ａと奥面（フランジ部成形面）１９ａとでキャビティ面を構成する。また、凹部１９は、その内径φ_２が金型本体１７の内径φ_１より大きく形成されており、例えば、金型本体１７内径φ_１は２〜９ｍｍ、凹部１９内径φ_２は４〜１１ｍｍ程度の大きさである。

ところで、凹部１６のフランジ部成形面１６ａは、略円環形状であり、外周縁及び内周縁からそれぞれ所定の幅を残してレーザが照射されることで、粗面化している。同様に、凹部１９のフランジ部成形面１９ａは、円環形状であり、外周縁及び内周縁からそれぞれ所定の幅を残してレーザが照射されることで、粗面化している。なお、所定の幅としては、０．１ｍｍ程度であることが好ましい。また、成形されたレンズを機器に組み込む際の位置決め基準となる面は粗面化せずに高い精度の面として残しておくと良い。レーザを照射するレーザ照射装置として、例えば、ＳＵＮＸ株式会社製ＬＰ−ＦシリーズのＦＤＡ（ＬＰ−Ｆ１０Ｒ−Ａ）が用いられる。このレーザ照射装置（ＦＤＡ）を用いる場合は、レーザの仕事率を３〜８Ｗとして１０００〜２４００ｍｍ／ｓの速度で１〜８回、点照射することが好ましい。点照射は、図２に示すように、０．０５ｍｍ程度の間隔であり、縦横０．１ｍｍ程度の間隔の格子形状を描く方向に順次なされることが好ましい。

上記所望の条件でレーザを照射した場合、レーザ照射面（キャビティ面）１６ａ，１９ａは、例えば図３（Ａ）に示す粗さとなる。図３（Ａ）は、横軸が測定長さ［ｍｍ］を表し、縦軸が測定高さ［μｍ］を表している。この図３（Ａ）に示す測定結果から算出されるＪＩＳ値は、以下の通りである。
・輪郭曲線要素の平均高さＲ_ｃ（ＪＩＳＢ０６０１４．１．４）１１．３１μｍ
・輪郭曲線の最大断面高さＲ_ｔ（ＪＩＳＢ０６０１４．１．５）２８．１４μｍ
・輪郭曲線の算術平均高さＲ_ａ（ＪＩＳＢ０６０１４．２．１）２．４１μｍ

一方、従来一般的に粗面化に用いられている、金剛砂などをエアコンプレッサにより吹き付けるサンドブラストをした場合、粗面化された材料表面は、例えば図３（Ｂ）に示す粗さとなる。図３（Ｂ）は、横軸が測定長さ［ｍｍ］を表し、縦軸が測定高さ［μｍ］を表している。この図３（Ｂ）に示す測定結果から算出されるＪＩＳ値は、以下の通りである。
・輪郭曲線要素の平均高さＲ_ｃ（ＪＩＳＢ０６０１４．１．４）９．２０μｍ
・輪郭曲線の最大断面高さＲ_ｔ（ＪＩＳＢ０６０１４．１．５）２７．４５μｍ
・輪郭曲線の算術平均高さＲ_ａ（ＪＩＳＢ０６０１４．２．１）２．１８μｍ

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す測定結果から算出されるＪＩＳ値の差は、レーザを照射した場合を基準とすると、以下の通りである。
・輪郭曲線要素の平均高さＲ_ｃ（ＪＩＳＢ０６０１４．１．４）１８．６％
・輪郭曲線の最大断面高さＲ_ｔ（ＪＩＳＢ０６０１４．１．５）２．４％
・輪郭曲線の算術平均高さＲ_ａ（ＪＩＳＢ０６０１４．２．１）９．５％

このように、ＪＩＳ値の誤差は小さく、レーザを照射する場合とサンドブラストをする場合とでは同程度の粗さを得ることができる。

以下、上記レンズ成形用金型１１を用いたレンズ２２（図４（Ｃ）参照）の製造方法について説明する。レンズ２２は、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、例えば断面楕円形状の透明なレンズ素材２１をプレス成形することで製造される。

先ず、窒素ガスなどの不活性ガスが充填された閉空間内に、レンズ成形用金型１１とレンズ素材２１とを封入し、赤外線を照射するなどしてレンズ成形用金型１１とレンズ素材２１とを加熱する。そして、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、凹部１６，１９によって形成されるキャビティ（間隙）内にレンズ素材２１を収容しながら、上金型１２下面と下金型１３上面とを面接触させ、レンズ２２を成形する。具体的には、金型本体１４下面と金型本体１７上面とが面接触することで、レンズ２２のフランジ部２４（図４（Ｃ）参照）が成形される。また、コア１５が下方へ押圧されるとともにコア１８が上方へ押圧されることで、レンズ２２のレンズ部２３（図４（Ｃ）参照）が成形される。そして、レンズ成形用金型１１とレンズ２２とは、窒素ガスに放熱することで冷却する。

レンズ２２の成形後、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、金型１２、１３を上下方向に相対変位させることで、レンズ２２が取り出される。

図４（Ｃ）に示すように、レンズ成形用金型１１によって成形されたレンズ２２は、上面が曲面形状に凹となり、下面が曲面形状に凸となるレンズ部２３と、レンズ部２３の周縁に形成される円環状のフランジ部２４とから構成された凹レンズである。なお、フランジ部が粗面化されていれば良く、凸レンズであっても良い。

フランジ部２４の上下面には、粗面２４ａが形成されているので、このレンズ２２を内蔵するデジタルカメラなどの光学機器を使用する場合、被写体光の結像の際、フレアやゴーストが発生することが防止される。また、粗面２４ａは、金型によるプレス成形時に画一的に形成されるので、バリが発生することはなく、レンズ２２の製造精度も良い。

なお、上記実施形態において、図２に示すように、格子形状を描く方向に順次点照射される場合を例に説明したが、所定の形状を描く方向に順次点照射されるのであれば良く、例えば図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）に示すように、同心円形状、螺旋形状、同径円を所定幅ずつ移動させて重ねた形状、螺旋形状を所定幅ずつ移動させて重ねた形状を描く方向に順次点照射されるのであっても良い。

レンズ成形用金型の横断面図である。照射間隔を説明するレーザ照射部位の概略図である。表面粗さの測定値を示す金型の断面曲線図である。レンズの製造工程を説明する金型の横断面図である。照射方法を説明するレーザ照射部位の概略図である。

符号の説明

１１レンズ成形用金型
１２上金型
１３下金型
１４，１７金型本体
１５，１８コア
１５ａ，１８ａレンズ部成形面
１６，１９凹部
１６ａ，１９ａ奥面（フランジ部成形面）
２１レンズ素材
２２レンズ
２３レンズ部
２４フランジ部
２４ａ粗面

Claims

光を透過させるレンズ部の周縁にフランジ部が形成されたレンズを成形するために、前記レンズ部を成形するためのレンズ部成形面と、その周縁に連続する、前記フランジ部を成形するためのフランジ部成形面とからなるキャビティ面が形成された複数の金型からなり、各金型の前記キャビティ面が互いに係合されることで、各金型の前記キャビティ面で包囲された間隙を形成するレンズ成形用金型の製造方法において、
各金型の前記フランジ部成形面にレーザを照射して粗面を形成する粗面形成工程を有することを特徴とするレンズ成形用金型の製造方法。
前記レーザは、所定間隔を置いて点照射されることを特徴とする請求項１記載のレンズ成形用金型の製造方法。
前記レーザは、所定の形状を描く方向に順次点照射されることを特徴とする請求項２記載のレンズ成形用金型の製造方法。
前記所定の形状は、格子形状であることを特徴とする請求項３記載のレンズ成形用金型の製造方法。
前記所定の形状は、円形状であることを特徴とする請求項３記載のレンズ成形用金型の製造方法。
前記所定の形状は、螺旋形状であることを特徴とする請求項３記載のレンズ成形用金型の製造方法。
光を透過させるレンズ部と、その周縁に形成されるフランジ部とを有するレンズの製造方法において、
請求項１乃至６何れか記載の方法によって製造されたレンズ成形用金型を用いて成形することを特徴とするレンズの製造方法。