JP5775843B2 - 複合成形レンズ用金型及び複合成形レンズの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮成形と射出成形とを連続して行う複合成形レンズ用金型及び複合成形レンズの製造方法に関するものである。

デジタルカメラやプロジェクタ、カメラ付き携帯端末装置などに用いられる光学レンズに光学性能が高く研磨など後処理が不要な圧縮成形レンズが用いられることがあるが、圧縮成形レンズは光軸方向の位置決め面や光軸出しのための外周面の形成が難しい。そのため、レンズの外周部にリング状のフランジ部を射出成形したものがあり、フランジ部を拡張してレンズ枠あるいは鏡枠を形成したものも提案されている。下記特許文献１，２には圧縮成形されたレンズの外周に鏡枠を射出成形して一体としたレンズユニットが記載されている。なお、携帯端末装置としては、例えば、携帯電話機やスマートフォン、携帯型ゲーム機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ・Ｄｉｇｉｔａｌ・Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）が挙げられる。

特許第２５０２７１８号公報 特開２００７−２２９０５号公報

近年、レンズの小型化や大口径化が進み、外径寸法に比べて厚さの薄い傾向が強くなってきた。特に、凸レンズの場合、薄型化が進むとレンズの外周部は極めて薄くなって端面の幅寸法を十分に確保することが困難となる。そこで、凸レンズの外周にリング状のフランジ部を射出成形にて一体成形することになるが、凸レンズの外周部とフランジ部の接合面の密着性が十分でないと、環境温度の変化による膨張差や鏡筒への組付け時の捻れなどによって接合面が剥離してしまうことがある。

本発明は、上記問題に鑑み、圧縮成形と射出成形とを連続的に行ってレンズ部の外周部分より厚いフランジ部（枠体）を有する複合成形レンズを成形するにあたって、接合面の密着性が強化された複合成形レンズが形成されるようにすることを目的とする。

本発明による複合成形レンズ用金型は、プリフォームを上型と下型の間でプレスして光学面を有するレンズ部とレンズ部の外周を取り囲む第１鍔部とからなるレンズ体を成形した後に、第１鍔部を囲むように形成された枠部と枠部の内径側に一体に成形され第１鍔部の光軸方向に隣接する第２鍔部とからなる枠体を射出成形して一体化する複合成形レンズ用金型であって、上型及び下型の少なくとも一方は、レンズ部を圧縮成形するレンズ部用コアと、第１鍔部を圧縮成形した後にプリフォームのプレス方向と反対の方向に移動して第１鍔部の一方の面と光軸方向に隣接する第２鍔部成形空間を形成する鍔部用コアと、鍔部用コアをプレス方向に移動自在に保持するとともに枠部を形成する枠部成形空間を有する枠部用コアとからなることを特徴とする。

上型及び下型は、レンズ部用コアと鍔部用コアと枠部用コアとからなり、それぞれが独立して移動自在とすると良い。枠部成形空間は、上型及び下型に跨って形成されるようにしても良い。上型は、プリフォームをプレスする鍔部用コアの鍔部形成面がレンズ部用コアの外周端より突出するようにレンズ部用コアと鍔部用コアとが一体に形成され、鍔部形成面の内側に、光軸方向の寸法が第２鍔部の内周端の厚さ寸法より大きい円筒面が形成されるようにしても良い。また、レンズ部の少なくとも一方の光学面が、光軸方向で枠体から食み出さない形状を有すると良い。

本発明による複合成形レンズの製造方法は、プレス成形されたレンズ体と、該レンズ体を取り囲む枠体が射出成形で一体化された複合成形レンズの製造方法であって、光学素材のプリフォームを上型と下型の間に載置する第１工程と、プリフォームをプレスして光学面の外側に第１鍔部を有するレンズ体を成形する第２工程と、第１鍔部を圧縮成形した鍔部用コアをプリフォームのプレス方向と反対の方向に移動して第１鍔部の一方の面と光軸方向に隣接する第２鍔部成形空間を形成する第３工程と、第２鍔部成形空間とその外周側に形成された枠部成形空間とに溶融樹脂を射出して、第２鍔部と枠部とからなる枠体を成形する第４工程とが順次に行われることを特徴とする。

本発明によれば、圧縮成形されるレンズ体の第１の鍔部に密着接合する第２の鍔部を有する枠体を射出成形することで広い接合面が得られ、強固に一体化された複合成形レンズを作ることができる。

本発明による複合成形レンズの平面図である。 図１の断面図である。 複合成形レンズの成形手順を示すフロー図である。 本発明による複合成形レンズ用金型の断面図である 上型を下方から見たときの平面図である。 図４にてレンズ体を圧縮成形したときの図である。 図６にて鍔部用コアを戻して第２鍔部成形空間を形成したときの図である。 図７にて射出成形したときの図である。 鍔部に段差が出来ないようにしたときの複合成形レンズの断面図である。 図９のレンズを成形する金型を説明する図である。 図１０にて圧縮成形したときの図である。 図１１にて鍔部用コアを戻して第２鍔部成形空間を形成したときの図である。 レンズ部用コアと鍔部用コアを１つにした金型を説明する図である。 図１３にて圧縮成形したときの図である。 図１４にてレンズ体用コアを戻して第２鍔部成形空間を形成したときの図である。 別の実施形態での金型の説明用の断面図である。 図１６にて圧縮成形したときの図である。 図１７にて鍔部用コアを戻して第２鍔部成形空間を形成したときの図である。 図１６の金型による複合成形レンズの断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明による複合成形レンズ１０は、プラスチックのプリフォーム３０（図４参照）が圧縮成形されて形成された光学面を有するレンズ部１２及びレンズ部１２を囲むように形成された第１鍔部１３とからなるレンズ体１１と、ＰＭＭＡやＰＣなどの樹脂が射出されて第１鍔部１３を囲むように形成された枠部１５と枠部１５の内径側に一体に成形され第１鍔部１３の光軸方向に隣接する第２鍔部１６とからなる枠体１４とから構成される。第２鍔部１６は射出成形によって第１鍔部１３に密着接合され強固に接合される。また、レンズ部１２の一方の光学面１７は、光軸４６と平行な方向で枠体１４から食み出さないように形成すると良く、成形後、平らな面に置いたときに光学面１７が触れず、傷が付かない。

第１鍔部１３の外周端面１８はプリフォーム３０が押し潰されて広がるときにトロイドの外径側のような自由曲面に形成される。プリフォーム３０は外周端面１８が枠部成形空間２５（図６参照）に食み出すまで押し潰されようにすると良いが、枠部成形空間２５の少し手前までであっても差し支えない。外周端面１８は第１鍔部１３と枠部１５との接合面となる。なお、枠部１５を射出成形するときに形成されるゲート部１９は必要に応じて削除すると良い。

次に、本発明による複合成形レンズ１０の製造方法を図３に示すフローを参照しながら説明するとともに、それに用いる複合成形レンズ用金型２０について説明する。

図４に示すように、複合成形レンズ用金型２０は上型２１及び下型３１からなり、下型３１に載置されたプリフォーム３０を（第１工程）加熱・軟化させて上型２１によって光軸４６と平行な方向にプレスする。上型２１は、レンズ部１２をプレスするレンズ部用コア２２と、第１鍔部１３をプレスする鍔部用コア２３と、枠部１５を形成する枠部成形空間２５を有する枠部用コア２４とからなり、レンズ部用コア２２は鍔部用コア２３にガイドされ、鍔部用コア２３は枠部用コア２４にガイドされてプリフォーム３０のプレス方向に移動自在に保持される。鍔部用コア２３の下面に設けられた鍔部形成面３３は、レンズ部用コア２２の下面に設けられたレンズ部形成面３２の外周端との間に段差なく位置決めされる。

図５に示すように、上型２１は、レンズ部１２の一方の面に光学面を含むレンズ部形成面３２、第１鍔部１３を形成する鍔部形成面３３、枠部成形空間２５が形成された枠部用コア２４が同心円状に形成され、枠部用コア２４の枠部成形空間２５より外周側に枠部１５を形成する樹脂が射出されるゲート２９が設けられる。下型３１にはレンズ部１２の他方の面に光学面を形成する転写面３６が形成される。

図６に示すように、レンズ部用コア２２と鍔部用コア２３とによってプレスされたプリフォーム３０は、鍔部形成面３３と下型３１との間で延展されて第１鍔部１３の外周端面１８が枠部成形空間２５に僅かに食み出すまで押し潰される（第２工程）。

図７に示すように、第１鍔部１３を圧縮成形した後、鍔部用コア２３をプレス方向と反対の方向（矢印３７で示す方向）に移動させて、鍔部形成面３３を第１鍔部１３の一方の面から離して光軸４６と平行な方向に隣接する第２鍔部成形空間２６を形成する。第２鍔部成形空間２６は枠部成形空間２５の内径側に形成される（第３工程）。

図８に示すように、レンズ体１１が形成され第１鍔部１３の上方に第２鍔部成形空間２６が形成されると、上型２１及び下型３１が開かれることなくゲート２９から溶融された樹脂が射出されて枠部１５及び第２鍔部１６からなる枠体１４が成形される（第４工程）。これによって、圧縮成形によって形成されたレンズ体１１と射出成形によって形成された枠部１５は、第１鍔部１３の外周端面１８と枠部１５とが接合される場合に比べて、格段に接合力がアップされ、環境温度の変化によるレンズ体１１及び枠部１５の膨張に差が生じても剥離することはなく、鏡枠等への組み込みのストレスによって分離されることもなくなる。

図２に示された複合成形レンズ１０は、レンズ部１２と第２鍔部１６の間に段差があるが、図９に示す複合成形レンズ４０のように、レンズ部４２と第２鍔部４４の間に段差が生じないようにすることも出来る。

図１０に示すように、鍔部用コア２３をレンズ部用コア２２より下方に突き出して、レンズ部形成面３２と鍔部形成面３３の間には円筒状の段差３８が形成されるように位置決めしてプリフォーム３０を押圧すると、図１１に示すように、圧縮成形されたレンズ体４１の第１鍔部４３の厚さはレンズ部４２の外周端より薄く形成される。その後、鍔部用コア２３を、図１２に示す位置まで戻して第２鍔部成形空間２６を形成してから、ゲート２９より溶融した樹脂を枠部成形空間２５及び第２鍔部成形空間２６に射出する。第１鍔部４３と第２鍔部４４が重ねられた厚さがレンズ部４２の外周端の厚さと同じになり、レンズ部４２と第２鍔部４４の間に段差が生じない。

次に、本発明による別の実施形態について説明するが、前記実施形態に記載したものと同じものには同じ符号を付して説明を省略する。

図１３に示すように、複合成形レンズ用金型５０は、レンズ部形成面５３と鍔部形成面５４を有するレンズ体用コア５２と枠部用コア２４とからなる上型５１及び下型３１とから構成される。レンズ体用コア５２の下面に形成された鍔部形成面５４とレンズ部形成面５３の外周端との間には円筒状の段差５５が設けられる。

図１４に示すように、下型３１に載置されたプリフォーム３０（第１工程）がレンズ体用コア５２によってプレスされてレンズ体６１のレンズ部６２と第１鍔部６３とが形成される。レンズ体６１はレンズ部６２の外周と第１鍔部６３の外周との間に光軸方向の寸法が、後で形成される第２鍔部の内周端の厚さ寸法より大きい円筒面６５（図１５参照）が段差５５によって第１鍔部６３の一方の面に隣接して形成される。第１鍔部６３の外周端面６４は、鍔部形成面５４と下型３１の間で延展され枠部成形空間２５に僅かに食み出す（第２工程）。

図１５に示すように、レンズ体用コア５２はレンズ体６１を圧縮成形した後、プレス方向と反対の方向（矢印３７で示す方向）に移動され、鍔部形成面５４と第１鍔部６３の間に第２鍔部成形空間５６が形成される（第３工程）。このときのレンズ体用コア５２の移動量は、段差５５が円筒面６５から離れない範囲内でなければならない。段差５５以上に移動させると第２鍔部成形空間５６に射出された溶融樹脂がレンズ部６２に生じた空間５７に回り込んで、不具合が生じる。従って、第２鍔部成形空間５６の光軸方向の寸法（第２鍔部の厚さ寸法）は円筒面６５より小さい。なお、レンズ部用コアと鍔部用コアとを１つにしてレンズ体用コア５２としたが、レンズ部用コアと鍔部用コアとを別々に作成し、その後、一体化させる方法であっても良い。

次に、前記実施形態を上型だけでなく下型にも採用した例について説明する。

図１６及び図１７に示すように、複合成形レンズ用金型７０は、レンズ部用コア２２と鍔部用コア２３と枠部用コア２４とからなる上型２１と、レンズ部用コア７２と鍔部用コア７３と枠部用コア７４とからなる下型７１とから構成される。上型２１と下型７１の間でプレスされたプリフォーム３０は、鍔部用コア２３の鍔部形成面３３と鍔部用コア７３の鍔部形成面７８の間で延展され、外周端面１８が枠部用コア２４と７４とに跨って形成された枠部成形空間７５に僅かに食み出すまで押し潰される（第２工程）。

図１８に示すように、第１鍔部１３を圧縮成形された後に、鍔部用コア２３，７３が矢印３７，７７で示す方向にそれぞれ移動して、第１鍔部１３の両面の光軸４６と平行な方向に隣接する第２鍔部成形空間２６，７６が形成される。第２鍔部成形空間２６，７６は外周側が枠部成形空間７５に連接される（第３工程）。第２鍔部成形空間２６，７６が形成されると、上型２１及び下型７１が開かれることなくゲート２９から溶融された樹脂が射出されて枠部８２及び第２鍔部８３，８４が成形される（図１９参照）（第４工程）。

図１９に示すように、複合成形レンズ８０は、レンズ部１２と第１鍔部１３とを有するレンズ体１１と、枠部８２及び第２鍔部８３，８４とからなる枠体８１から構成される。第２鍔部８３，８４は第１鍔部１３の光軸４６と平行な方向の前後の面にそれぞれ隣接して射出され密着接合される。これによって第１鍔部１３と第２鍔部８３，８４の接合は完全なものとなり、レンズ体１１と枠体８１は一体化する。光学面１７と８５は、光軸４６と平行な方向で枠体８１から食み出さないように形成すると良く、成形後、平らな面に置いたときに光学面１７，８５に傷が付き難い。レンズ体１１は、プラスチックであることが好ましいが、第１鍔部１３と第２鍔部８３，８４の接合が完全なものであるため、ガラスであっても良い。

前記実施形態は、レンズ部の外周端面と枠体とが単に接合される場合に比べて格段に接合力が強く、環境温度の変化や鏡枠等への組み込みによる外力が加わっても分離されることがない。また、前記実施形態はレンズ体が両凸面形状であったが、レンズ面の形状はこれに限らず、例えば、メニスカスレンズであっても良い。

１０，４０，８０ 複合成形レンズ
１１，４１，６１ レンズ体
１２，４２，６２ レンズ部
１３，４３，６３ 第１鍔部
１４，８１ 枠体
１５，８２ 枠部
１６，４４，８３，８４ 第２鍔部
１７，８５ 光学面
１８，６４ 外周端面
１９ ゲート部
２０，５０，７０ 複合成形レンズ用金型
２１，５１ 上型
２２，７２ レンズ部用コア
２３，７３ 鍔部用コア
２４，７４ 枠部用コア
２５，７５ 枠部成形空間
２６，５６，７６ 第２鍔部成形空間
２９ ゲート
３０ プリフォーム
３１，７１ 下型
３２，５３ レンズ部形成面
３３，５４，７８ 鍔部形成面
３６ 転写面
３８ 段差
４６ 光軸
５２ レンズ体用コア
６５ 円筒面

Claims (7)

1. プリフォームを上型と下型の間でプレスして光学面を有するレンズ部と前記レンズ部の外周を取り囲む第１鍔部とからなるレンズ体を成形した後に、前記第１鍔部を囲むように形成された枠部と前記枠部の内径側に一体に成形され前記第１鍔部の光軸方向に隣接する第２鍔部とからなる枠体を射出成形して一体化する複合成形レンズ用金型であって、
   前記上型及び下型の少なくとも一方は、
   前記レンズ部を圧縮成形するレンズ部用コアと、
   前記第１鍔部を圧縮成形した後に前記プリフォームのプレス方向と反対の方向に移動して前記第１鍔部の一方の面と光軸方向に隣接する第２鍔部成形空間を形成する鍔部用コアと、
   前記鍔部用コアを前記プレス方向に移動自在に保持するとともに前記枠部を形成する枠部成形空間を有する枠部用コアとからなる複合成形レンズ用金型。
2. 前記上型及び下型は、前記レンズ部用コアと前記鍔部用コアと前記枠部用コアとからなり、それぞれが独立して移動自在であることを特徴とする請求項１記載の複合成形レンズ用金型。
3. 前記枠部成形空間は、前記上型及び下型に跨って形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の複合成形レンズ用金型。
4. 前記上型は、前記プリフォームをプレスする前記鍔部用コアの鍔部形成面が前記レンズ部用コアの外周端より突出するように前記レンズ部用コアと前記鍔部用コアとが一体に形成され、前記鍔部形成面の内側に、光軸方向の寸法が前記第２鍔部の内周端の厚さ寸法より大きい円筒面が形成されることを特徴とする請求項１記載の複合成形レンズ用金型。
5. 前記レンズ部の少なくとも一方の光学面が、光軸方向で前記枠体から食み出さない形状を有する請求項１に記載の複合成形レンズ用金型。
6. プレス成形されたレンズ体と、該レンズ体を取り囲む枠体が射出成形で一体化された複合成形レンズの製造方法であって、
   光学素材のプリフォームを上型と下型の間に載置する第１工程と、
   前記プリフォームをプレスして光学面の外側に第１鍔部を有する前記レンズ体を成形する第２工程と、
   前記第１鍔部を圧縮成形した鍔部用コアを前記プリフォームのプレス方向と反対の方向に移動して前記第１鍔部の一方の面と光軸方向に隣接する第２鍔部成形空間を形成する第３工程と、
   前記第２鍔部成形空間とその外周側に形成された枠部成形空間とに溶融樹脂を射出して、第２鍔部と枠部とからなる前記枠体を成形する第４工程とが順次に行われることを特徴とする複合成形レンズの製造方法。
7. 前記レンズ体の少なくとも一方の光学面は、光軸方向で前記枠体からはみ出さない形状である請求項６に記載の複合成形レンズの製造方法。

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