JP6810661B2 - Lens manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ＬＥＤ等の光源を含む照明装置に取り付けるための外郭部を備えたレンズの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a lens provided with an outer shell for attaching to a lighting device including a light source such as an LED.
光源となるＬＥＤと、ＬＥＤを覆うハウジングと、ハウジングに取り付けられるレンズとを備える照明装置が知られている。通常、レンズは、ハウジングに取り付けるため光学面とともに固定用の外郭部を備えていることが多い。この外郭部を高い精度で形成する方法として、特許文献１には、光学ガラスレンズをモールド鋳型の中で位置決めし、プラスチック射出成型（以下、「インサート成型」という）又はプラスチックプレスモールディング成型により、光学ガラスレンズの外肩部にホールディングリング（外郭部）を形成するレンズの製造方法が記載されている。 A lighting device including an LED as a light source, a housing covering the LED, and a lens attached to the housing is known. Usually, the lens is often provided with an outer shell for fixing as well as an optical surface for mounting on the housing. As a method of forming this outer shell portion with high accuracy, Patent Document 1 states that an optical glass lens is positioned in a mold and is optically formed by plastic injection molding (hereinafter referred to as “insert molding”) or plastic press molding. A method for manufacturing a lens that forms a holding ring (outer shell portion) on the outer shoulder portion of the glass lens is described.
通常、インサート成型において、インサート部品は、位置決め構造を有し、この位置決め構造を基準として金型に組み込まれる。すなわち、前述の特許文献１に記載されたレンズでは、光学ガラスレンズの外肩部が位置決め構造に相当する。 Normally, in insert molding, the insert component has a positioning structure and is incorporated into the mold with reference to this positioning structure. That is, in the lens described in Patent Document 1 described above, the outer shoulder portion of the optical glass lens corresponds to the positioning structure.
しかしながら、入手可能な光学レンズ（外郭部を形成する前のレンズ）の中には前述の外肩部のような位置決め構造を備えていないものがある。このような光学レンズは、インサート成型により外郭部を形成するとき、外形を基準に光学レンズを金型に固定せざるを得ない。ところが、金型に設けたキャビティに光学レンズを固定する際、外郭部を形成する部分のキャビティの深さと光学レンズを固定する部分のキャビティの深さが同程度であると、光学レンズの固定時や樹脂の射出成型時に光学レンズの横ずれが起きやすくなり、高い精度で光学レンズを位置決めできないという事態となる。 However, some available optical lenses (lenses before forming the outer shell) do not have a positioning structure such as the outer shoulder described above. In such an optical lens, when the outer shell portion is formed by insert molding, the optical lens must be fixed to the mold based on the outer shape. However, when fixing the optical lens to the cavity provided in the mold, if the depth of the cavity of the part forming the outer shell and the depth of the cavity of the part fixing the optical lens are about the same, when the optical lens is fixed. The optical lens tends to shift laterally during injection molding of the resin or resin, and the optical lens cannot be positioned with high accuracy.
そこで本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、位置決め部を備えていない光学レンズであっても、高い精度で外郭部を形成できるレンズの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a lens capable of forming an outer shell portion with high accuracy even if the optical lens does not have a positioning portion. ..
上記課題を解決するため、本発明レンズの製造方法は、光学レンズ及び前記光学レンズの周辺に設けられた外郭部を備えるレンズの製造方法において、前記光学レンズの一部を固定型の一次側のキャビティに固定する一次固定工程と、前記固定型と可動型を型閉めし、第１樹脂を射出し、前記可動型側の外郭部を形成する一次射出成型工程と、前記可動型に前記光学レンズが残された状態で、前記固定型と前記可動型を離し、前記可動型を移動してから前記光学レンズを前記固定型の二次側のキャビティに固定する二次固定工程と、第２樹脂を射出し、固定型側の外郭部を形成する二次射出成型工程とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method for manufacturing a lens of the present invention is a method for manufacturing an optical lens and a lens having an outer shell provided around the optical lens, wherein a part of the optical lens is fixed on the primary side. The primary fixing step of fixing to the cavity, the primary injection molding step of closing the fixed mold and the movable mold, injecting the first resin, and forming the outer shell portion on the movable mold side, and the optical lens on the movable mold. A secondary fixing step of separating the fixed mold and the movable mold, moving the movable mold, and then fixing the optical lens to the cavity on the secondary side of the fixed mold, and a second resin. It is characterized by including a secondary injection molding step of forming an outer shell portion on the fixed mold side.
本発明のレンズの製造方法では、先ず、光学レンズの一部を、光学レンズの外形に合わせて形成された固定型の一次側のキャビティに固定する。次に、固定型と可動型を型閉め
し、外郭部の一部分を形成するため、可動型に設けた空間に第１樹脂を射出し、可動型側の外郭部を形成する。続いて、可動型に光学レンズが残された状態で固定型と可動型を離し、可動型を移動してから光学レンズを固定型の二次側のキャビティに固定する。続いて、外郭部の残りの部分を形成するため、固定型に設けた空間に第２樹脂を射出し、固定型側の外郭部を形成する。最後に、光学レンズを含み外郭部が設けられたレンズを金型から取り外す。
In the lens manufacturing method of the present invention, first, a part of the optical lens is fixed to a fixed type primary cavity formed according to the outer shape of the optical lens. Next, in order to close the fixed mold and the movable mold to form a part of the outer shell portion, the first resin is injected into the space provided in the movable mold to form the outer shell portion on the movable mold side. Subsequently, the fixed type and the movable type are separated from each other with the optical lens left in the movable type, the movable type is moved, and then the optical lens is fixed to the cavity on the secondary side of the fixed type. Subsequently, in order to form the remaining portion of the outer shell portion, the second resin is injected into the space provided in the fixed mold to form the outer shell portion on the fixed mold side. Finally, the lens including the optical lens and provided with the outer shell is removed from the mold.
前記第１樹脂と前記第２樹脂は、同じ樹脂であっても良い。 The first resin and the second resin may be the same resin.
前記第１樹脂と前記第２樹脂は、互いに異なった樹脂であっても良い。 The first resin and the second resin may be different resins from each other.
前記一次固定工程において、前記光学レンズは、真空固定されていても良い。 In the primary fixing step, the optical lens may be vacuum-fixed.
以上のように、光学レンズを含み外郭部が設けられた本発明のレンズの製造方法では、固定型に設けられた一次側のキャビティが光学レンズの固定だけに使用されるため、光学レンズの外形のみを基準にしているにも関わらず、光学レンズを固定型に対し高い精度で固定できる。この状態で外郭部を設けるため、本発明のレンズの製造方法は、外郭部を２回に分けて形成している。この結果、本発明のレンズの製造方法は、位置決め構造を備えていない光学レンズに対し高い精度で外郭部を形成できる。 As described above, in the method for manufacturing a lens of the present invention including an optical lens and having an outer shell, the cavity on the primary side provided in the fixed mold is used only for fixing the optical lens, so that the outer shape of the optical lens The optical lens can be fixed with high accuracy to the fixed type even though it is based only on. In order to provide the outer shell portion in this state, the lens manufacturing method of the present invention forms the outer shell portion in two steps. As a result, the lens manufacturing method of the present invention can form an outer shell portion with high accuracy for an optical lens that does not have a positioning structure.
以下、図１及び図２を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。（）には特許請求の範囲に記載した発明特定事項を示す。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. In the description of the drawings, the same or equivalent elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. () Indicates the matters specifying the invention described in the claims.
図１は、本発明の実施形態として示す製造方法により製造されるレンズ１０を示し、（ａ）は、レンズ１０の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡＡ´線に沿って描いたレンズ１０の断面図である。 FIG. 1 shows a lens 10 manufactured by the manufacturing method shown as an embodiment of the present invention, (a) is a plan view of the lens 10, and (b) is drawn along the AA'line of (a). It is sectional drawing of the lens 10.
図１（ａ）に示すように、レンズ１０は、中心部に光学レンズ１１が配置され、光学レンズ１１の周辺に外郭部１２が形成されている。平面視したとき、光学レンズ１１の外形は円であり、外郭部１２の外形は正方形である。レンズ１０が照明装置に組み込まれる際、外郭部１２は、周辺部がハウジングに固定され、光学レンズ１１は、ＬＥＤと光軸同士が一致するようにして重なる。 As shown in FIG. 1A, the lens 10 has an optical lens 11 arranged at the center thereof, and an outer shell portion 12 formed around the optical lens 11. When viewed in a plan view, the outer shape of the optical lens 11 is a circle, and the outer shape of the outer shell portion 12 is a square. When the lens 10 is incorporated into the lighting device, the peripheral portion 12 of the outer shell portion 12 is fixed to the housing, and the optical lens 11 overlaps the LED so that the optical axes coincide with each other.
図１（ｂ）に示すように、光学レンズ１１は、凸レンズである。すなわち、光学レンズ１１は、上下の面が光学面となり、それぞれが凸面となっている。外郭部１２は、光学レンズ１１の非光学面に接続している。なお、光学レンズ１１をフレネル化すると、光学レンズ１１と外郭部１２の厚さをほぼ等しくできる。なお、外郭部１２において、上下に分断するよう描かれた横線は、後述するように、外郭部が上下の部分について２回に分けて形成されることから、上下の部分の境界に現れる面を示している。 As shown in FIG. 1B, the optical lens 11 is a convex lens. That is, the upper and lower surfaces of the optical lens 11 are optical surfaces, and each is a convex surface. The outer shell portion 12 is connected to the non-optical surface of the optical lens 11. When the optical lens 11 is made into Fresnel, the thickness of the optical lens 11 and the outer shell portion 12 can be made substantially the same. In addition, in the outer shell portion 12, the horizontal line drawn so as to divide the upper and lower portions is formed at the boundary between the upper and lower portions because the outer shell portion is formed in two times for the upper and lower portions, as will be described later. Shown.
光学レンズ１１は、ガラスや樹脂からなる。とくに、光学レンズ１１を樹脂で構成する
とき、その樹脂は、透明性や光学面の精度など様々な特性が要求されるので、外郭部１２の射出成型とは別の工程で製造するメリットが大きい。そこで、レンズ１０を製造するのにあたり、光学レンズ１１を予め製造しておき、インサート成型で外郭部１２を形成する必要が生じる。
The optical lens 11 is made of glass or resin. In particular, when the optical lens 11 is made of resin, the resin is required to have various characteristics such as transparency and accuracy of the optical surface, so that there is a great merit of manufacturing the outer portion 12 by a process different from injection molding. .. Therefore, in manufacturing the lens 10, it is necessary to manufacture the optical lens 11 in advance and to form the outer shell portion 12 by insert molding.
図２は、本発明の実施形態として示すレンズ１０の製造方法に含まれる工程の説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram of a process included in the manufacturing method of the lens 10 shown as an embodiment of the present invention.
図２（ａ）は、光学レンズ１１の一部を固定型２１の一次側のキャビティ２１ａに固定する一次固定工程を示している。固定型２１には、一次側のキャビティ２１ａと二次側のキャビティ２１ｄ（（ｅ）参照）が形成されており、一次固定工程では一次側のキャビティ２１ａを使用する。一次側のキャビティ２１ａは、光学レンズ１１の上半分を収納するようにしただけの形状である。光学レンズ１１は、一次側のキャビティ２１ａに設けられた孔（図示せず）により真空固定される。以上のようにして、一次固定工程では、光学レンズ１１の外形を基準にして、光学レンズ１１を固定型２１の一次側のキャビティ２１ａに固定する。 FIG. 2A shows a primary fixing step of fixing a part of the optical lens 11 to the cavity 21a on the primary side of the fixed mold 21. A cavity 21a on the primary side and a cavity 21d on the secondary side (see (e)) are formed in the fixed mold 21, and the cavity 21a on the primary side is used in the primary fixing step. The cavity 21a on the primary side has a shape that merely accommodates the upper half of the optical lens 11. The optical lens 11 is vacuum-fixed by a hole (not shown) provided in the cavity 21a on the primary side. As described above, in the primary fixing step, the optical lens 11 is fixed to the cavity 21a on the primary side of the fixed mold 21 with reference to the outer shape of the optical lens 11.
なお、図２（ａ）に示すように、可動型２２には、キャビティ２２ａが形成されている。キャビティ２２ａには、光学レンズ１１を下から支持する部分と、可動型２２側の外郭部１２ｂ（（ｄ）参照）を形成するための部分がある。 As shown in FIG. 2A, a cavity 22a is formed in the movable type 22. The cavity 22a has a portion for supporting the optical lens 11 from below and a portion for forming an outer shell portion 12b (see (d)) on the movable 22 side.
図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、固定型２１と可動型２２を型閉めし、樹脂２２ｃ（第１樹脂）を射出し、可動型２２側の外郭部１２ｂを形成する一次射出成型工程を示している。（ｂ）に示すように、固定型２１と可動型２２とを接触させ型締めする。このとき、光学レンズ１１は可動型２２により下から支持され、光学レンズ１１の両端には空間２２ｂができる。空間２２ｂは、固定型２１の平坦部とキャビティ２２ａの一部から形成される。次に、（ｃ）に示すように、空間２２ｂに熱可塑性の樹脂２２ｃを射出し硬化させる。なお、樹脂２２ｃの充填が完了したら真空固定は解除する。 In FIGS. 2 (b) and 2 (c), the fixed mold 21 and the movable mold 22 are closed, and the resin 22c (first resin) is injected to form the outer shell portion 12b on the movable mold 22 side. The process is shown. As shown in (b), the fixed mold 21 and the movable mold 22 are brought into contact with each other and molded. At this time, the optical lens 11 is supported from below by the movable type 22, and spaces 22b are formed at both ends of the optical lens 11. The space 22b is formed from a flat portion of the fixed mold 21 and a part of the cavity 22a. Next, as shown in (c), the thermoplastic resin 22c is injected into the space 22b and cured. When the filling of the resin 22c is completed, the vacuum fixing is released.
図２（ｄ）、図２（ｅ）及び図２（ｆ）は、可動型２２に光学レンズ１１が残された状態で、固定型２１と可動型２２を離し、可動型２２を回転（移動）してから光学レンズ１１を固定型２１の二次側のキャビティ２１ｄに固定する二次固定工程を示している。 2 (d), 2 (e), and 2 (f) show that the fixed mold 21 and the movable mold 22 are separated from each other and the movable mold 22 is rotated (moved) with the optical lens 11 left in the movable mold 22. ), The secondary fixing step of fixing the optical lens 11 to the cavity 21d on the secondary side of the fixed mold 21 is shown.
先ず、図２（ｄ）に示すように、固定型２１と可動型２２を離す。通常、光学レンズ１１は、型開きすると自然に可動型２２に着いてくる。キッカーピン等を使用して、光学レンズ１１を強制的に可動型２２側へ貼り付けても良い。このようにして光学レンズ１１が可動型２２に残るようにすると、光学レンズ１１とともに、硬化した樹脂２２ｃからなる可動型２２側の外郭部１２ｂが露出する。 First, as shown in FIG. 2D, the fixed mold 21 and the movable mold 22 are separated. Normally, the optical lens 11 naturally arrives at the movable mold 22 when the mold is opened. The optical lens 11 may be forcibly attached to the movable type 22 side by using a kicker pin or the like. When the optical lens 11 is left in the movable mold 22 in this way, the outer shell portion 12b on the movable mold 22 side made of the cured resin 22c is exposed together with the optical lens 11.
次に、図２（ｅ）に示すように、可動型２２を回転し、キャビティ２２ａを固定型２１の二次側のキャビティ２１ｄに対向させる。キャビティ２１ｄには、光学レンズ１１を収納する部分と、固定型２１側の外郭部１２ｃ（（ｇ）参照）を形成するための部分がある。 Next, as shown in FIG. 2E, the movable mold 22 is rotated so that the cavity 22a faces the cavity 21d on the secondary side of the fixed mold 21. The cavity 21d has a portion for accommodating the optical lens 11 and a portion for forming an outer shell portion 12c (see (g)) on the fixed mold 21 side.
最後に、図２（ｆ）に示すように、固定型２１と可動型２２を型締めし、光学レンズ１１を固定型２１の二次側のキャビティ２１ｄに嵌め込む。このとき、光学レンズ１１は固定型２１により上から支持され、光学レンズ１１の両端には空間２１ｂができる。空間２１ｂは、可動型２２側の外郭部１２ｂの上面と、キャビティ２１ｄの一部とから形成される。 Finally, as shown in FIG. 2 (f), the fixed mold 21 and the movable mold 22 are molded, and the optical lens 11 is fitted into the cavity 21d on the secondary side of the fixed mold 21. At this time, the optical lens 11 is supported from above by the fixed mold 21, and spaces 21b are formed at both ends of the optical lens 11. The space 21b is formed from the upper surface of the outer shell portion 12b on the movable type 22 side and a part of the cavity 21d.
図２（ｇ）は、樹脂２２ｃと同じ樹脂２１ｃ（第２樹脂）を射出し固定型２１側の外郭部１２ｃを形成する二次射出成型工程を示している。（ｇ）に示すように、空間２１ｂに熱可塑性の樹脂２１ｃを射出し硬化させる。樹脂２１ｃは、（ｃ）で示された樹脂２２ｃと同じ材料である。なお、樹脂２２ｃと樹脂２１ｃを異なった材料としても良く、例えば、樹脂２２ｃを硬質、樹脂２１ｃを軟質にし、外郭部１２の性質を改善しても良い。また、樹脂２２ｃ、樹脂２１ｃを黒色とすれば、光学レンズ１１の側部（非光学面）から出射しようとする光を吸収し、グレア等を回避できる。 FIG. 2 (g) shows a secondary injection molding step of injecting the same resin 21c (second resin) as the resin 22c to form the outer shell portion 12c on the fixed mold 21 side. As shown in (g), the thermoplastic resin 21c is injected into the space 21b and cured. The resin 21c is the same material as the resin 22c shown in (c). The resin 22c and the resin 21c may be used as different materials. For example, the resin 22c may be made hard and the resin 21c may be made soft to improve the properties of the outer shell 12. Further, if the resin 22c and the resin 21c are black, it is possible to absorb the light emitted from the side portion (non-optical surface) of the optical lens 11 and avoid glare and the like.
図２（ｈ）は、固定型２１又は可動型２２から製品であるレンズ１０を取り出す工程を示している。 FIG. 2H shows a step of taking out the product lens 10 from the fixed type 21 or the movable type 22.
以上のように、光学レンズ１１を含み外郭部１２が設けられたレンズ１０は、固定型２１に設けられた一次側のキャビティ２１ａが光学レンズ１１の固定だけに使用されるため、光学レンズ１１の外形のみを基準にしているにも関わらず、固定型２１に対し高い精度で固定される。このとき、図２に示した製造工程では、可動型２２側の外郭部１２ｂを形成する過程と、固定型２１側の外郭部１２ｃを形成する過程を経て外郭部１２を形成している。この結果、図２に示したレンズ１０の製造方法は、位置決め構造を備えていない光学レンズ１１に対し高い精度で外郭部１２を形成できる。 As described above, in the lens 10 including the optical lens 11 and provided with the outer shell portion 12, since the cavity 21a on the primary side provided in the fixed mold 21 is used only for fixing the optical lens 11, the optical lens 11 Although it is based only on the outer shape, it is fixed to the fixed mold 21 with high accuracy. At this time, in the manufacturing process shown in FIG. 2, the outer shell portion 12 is formed through the process of forming the outer shell portion 12b on the movable mold 22 side and the process of forming the outer shell portion 12c on the fixed mold 21 side. As a result, the manufacturing method of the lens 10 shown in FIG. 2 can form the outer shell portion 12 with high accuracy with respect to the optical lens 11 having no positioning structure.
前述したように、光学レンズ１１をフレネルレンズにすれば薄型化できる。もし、仮に、光学レンズ１１をフレネルレンズとし、図２の（ａ）で固定型２１側のキャビティ２１ａに外郭部１２を形成するための部分が存在するとした場合、光学レンズ１１と外郭部１２の厚さがほぼ等しくなるので、光学レンズ１１の外形を基準としてキャビティ２１ａ内に光学レンズ１１を固定することが困難となる。すなわち、光学レンズ１１がフレネルレンズである場合、本発明の効果が大きく表れる。 As described above, if the optical lens 11 is a Fresnel lens, the thickness can be reduced. If the optical lens 11 is a Fresnel lens and a portion for forming the outer shell portion 12 exists in the cavity 21a on the fixed mold 21 side in FIG. 2A, the optical lens 11 and the outer shell portion 12 Since the thicknesses are substantially the same, it becomes difficult to fix the optical lens 11 in the cavity 21a with reference to the outer shape of the optical lens 11. That is, when the optical lens 11 is a Fresnel lens, the effect of the present invention is greatly exhibited.
１０…レンズ、
１１…光学レンズ、
１２…外郭部、
１２ｂ…可動型側の外郭部、
１２ｃ…固定型側の外郭部、
２１…固定型、
２１ａ、２１ｄ、２２ａ…キャビティ、
２１ｂ、２２ｂ…空間、
２１ｃ、２２ｃ…樹脂（第２樹脂、第１樹脂）、
２２…可動型。
10 ... Lens,
11 ... Optical lens,
12 ... Outer part,
12b ... Outer part on the movable side,
12c ... The outer shell on the fixed type side,
21 ... Fixed type,
21a, 21d, 22a ... Cavity,
21b, 22b ... space,
21c, 22c ... Resin (second resin, first resin),
22 ... Movable type.
Claims (4)
前記光学レンズの一部を固定型の一次側のキャビティに固定する一次固定工程と、
前記固定型と可動型を型閉めし、第１樹脂を射出し、前記可動型側の外郭部を形成する一次射出成型工程と、
前記可動型に前記光学レンズが残された状態で、前記固定型と前記可動型を離し、前記可動型を移動してから前記光学レンズを前記固定型の二次側のキャビティに固定する二次固定工程と、
第２樹脂を射出し、固定型側の外郭部を形成する二次射出成型工程と
を備えることを特徴とするレンズの製造方法。 In a method for manufacturing an optical lens and a lens having an outer shell provided around the optical lens.
A primary fixing step of fixing a part of the optical lens to the cavity on the primary side of the fixed type, and
A primary injection molding step of closing the fixed mold and the movable mold, injecting the first resin, and forming an outer shell portion on the movable mold side.
With the optical lens left in the movable mold, the fixed mold and the movable mold are separated from each other, the movable mold is moved, and then the optical lens is fixed in the cavity on the secondary side of the fixed mold. Fixing process and
A method for manufacturing a lens, which comprises a secondary injection molding step of injecting a second resin to form an outer shell portion on the fixed mold side.
The method for manufacturing a lens according to any one of claims 1 to 3, wherein in the primary fixing step, the optical lens is vacuum-fixed.
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