JPS60191201A - プラスチツクレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はプラスチックレンズの形状に係り、特にレンズ
面精度の向上とレンズを鏡筒へ組込む際の組立精度の向
上を狙いとしたプラスチックレンズの形状に関するもの
である。

〔発明の背景〕

プラスチックレンズを製造する代表的な方法として、射
出成形加工法及び加熱圧縮成形加工法がある。いずれも
熱可塑性樹脂を樹脂の可塑化温度以上に加熱、溶融し、
高圧力の下で金型に充填して成形する方法である。

このためこれらの加工法に供される各成形金属は基本的
に共通な部品で構成され、はぼ同じ機能を有している。

特にこのようにして成形されたレンズを成形金型から取
り出す＜ＷａＳする）方式は全く同様であり、従来ｌ１
１Ｈに示す構造により金型からレンズは離型（取り出し
）されていた。

第１図は従来の金型におけるｌＩｌ型機型機水す断面図
である。同図において、１は成形レンズ、２はレンズ入
駒、３は可動型架体、４は連結駒、５はエジェクタプレ
ート、６はエジェクタレッド、である。

すなわち第１図において、レンズ面形状を構成するレン
ズ入駒２に密着している成形レンズ１を、連結駒４及び
エジェクタプレート５を介して成形機のエジェクタレッ
ド６により可動型架体３から押し上げ、その後に成形レ
ンズ１を手あるいは取出機によりレンズ入駒２から離型
し取り比していたＯ しかしながら成形レンズ１が可動型架体３から押し上げ
られた状態においても、成形レンズ１とレンズ入駒２の
面が強く密着しているため、成形レンズｌの取り出しに
は非常に大きな離型力を作用させる必要があった。この
ため取出様等の成形レンズ取り出し泊、具とレンズ面の
密着状態によっては、レンズ面において離型力の不均衡
が生じ、これがレンズ面の精度劣化等の不良原因となっ
ている。また成形レンズ１の取り出し温度によっては、
レンズ面の剥離等が生じる等の欠点があった。

さらにプラスチック材料の機緘的強度がガラスに比較し
小さいため、プラスチックレンズを鏡筒に組込む際には
、以下、第２図を参照して説明する如き欠点があった。

第２図は従来のレンズ保持構造を示す断面図である。同
図において、７は鏡筒、８は固定環ｓ９ａ〜９ｃはそれ
ぞれ間隔環、１０ａ〜１０ｄはそれぞれプラスチックレ
ンズである。

すなわち第２図に示すように、プラスチックレンズ１０
ａ〜１０ｄを鏡筒７に組込む際に、間隔環９ａ〜９ｃに
より直接レンズ面を支持する組立方法では、レンズ面に
変形を生じ、光学性能の劣化を生じるという欠点があっ
た。

また固定環８等のネジ込みによる締付は力によりレンズ
面を圧縮し、レンズ面と間隔１１９との摩擦力のバラン
スにより光軸用しを行ういわゆるベルクランプ手法を応
用した組立方法では、前述したと同様の材料特性により
圧縮力を増大することが困難である。この結果レンズ面
の倒れあるいは傾きを補正することが困難であると共に
、精度良くレンズの光軸合せを実施することが困難であ
り、組レンズの光学性能の劣化を生じていた。

〔発明の目的〕

本発明は上述の如き従来技術の欠点を除去するためにな
されたものであり、従って本発明の目的は、離型力の不
均衡等に起因するレンズ面の精度劣化が生じ得ないよう
にすると共に、レンズを鏡筒に組込んで組レンズとした
場合に、その組立方法に起因した光学性能の劣化が起こ
り得ないようにした形状をもつプラスチックレンズを提
供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明によるプラスチックレ
ンズにおいては、レンズ面の外周部にツバ部を設け、該
ツバ部を均等に押し上げ、レンズ面の離型性を改善する
と共に、さらにツバ部の形状を適正に選択することによ
り、鏡筒の組立性に寄与するツバ部の精度劣化を防止す
るようにしたことを特徴としている。

次に本発明に至る過程においてなされた種々の検討結果
について説明する。

本発明者らは、レンズ形状、レンズ材質及び成形条件等
を種々に変化させ、プラスチックレンズのｍ型時に発生
する変形量を検討した。その結果離型時に発生するレン
ズ面の変形量は、レンズ形状に大きく影響されることが
明らかとなった。

、すなわち第３図０）マたは（切に示すように、レンズ
の外径をＤＬ　ｓレンズの最大肉厚、最小肉厚をそれぞ
れＨｍａｘ　ｅ　Ｈｍｉｎとし、レンズ平均肉厚をすよ
うにｌｌｉ型力によるレンズ面の変形量は、レンズ外径
（直径）　ＤＬの増加に伴い急激に増加すると共に、レ
ンズ平均肉厚ＨＬの増加に伴い急激に減少することが把
握された。

さらにレンズ形状の影響に着眼し、レンズ生伍を几とし
該レンズ半径凡の４乗をレンズ平均肉厚ＨＬの３乗で除
して得られた値Ｌ　（Ｌ−Ｒ／ＨＬ３）をレンズ形状比
と定義し、該レンズ形状比りを導入し前記第４図に得ら
れた結果を整理したところ第５図に示す結果を得た。

すなわち離型力によるレンズ面の変形量は、レンズ形状
比りの増加に伴いはぼ直線的に増加する傾向にあること
が明らかとなった。さらに一般的な実用光学性能におい
て許容されるレンズ面の変形量を考慮してレンズ形状比
りを検討した結果、該レンズ形状比りが５ｏｏｔｌ−越
えると、前記実用光学性能の許容値を満足できないこと
が把握された。

この対策として、つまりレンズ形状比が５００を越える
レンズに実用光学性能の許容値をもたせる方策として、
該レンズに対し第６図に示すように、レンズ面１１の外
周部に、外方向に延びる平板状（その表裏面が互いに平
行）のツバ部１２を設け、該ツバ部１２を均等に押し上
げ可能な形状にしたところ、離型力によるレンズ面の変
形量を大幅に減少できる改曽効来が得られた。さらにツ
バ部１２の適正な形状を把握する目的で、レンズ形状を
変化させて検討を行った。

第６図に示すレンズ形状において、ツバ部１２の肉厚を
ＨＫ　ｓ光線の出射側あるいは入射側いずれか一方のレ
ンズ面の表面積をｓＬとし、同様に出射側あるいは入射
側いずれか一方のツバ部の表面積をｓＫとし、該ツバ部
の表面積ｓＫを前記レンズ面の表面積ｓＬで除して得ら
れた値をレンズ面積比Ｍ　（Ｍ　−ＳＫ／　８１．　）
とする。またツバ部１２の肉厚ＨＫをレンズの平均肉厚
ＨＬで除して得られた値をツバ部肉厚比Ｎ　（Ｎ　＝　
Ｈｉｃ　／ＨＬ　）とする。これらレンズ形状あるいは
ツバ形状により決定される形状ｇＡ微を導入し、成形の
ｔｍ型時に発生する離型力によるレンズ変形量を整理し
たところ、第７図、第８図に示す結果を得た。

すなわちレンズ面積比Ｍが７×１０　に満たない領域に
おいては、レンズ面１１に生じるｌＩＩ型力に対して、
ツバ部１２の面積が小さいため該ツバ部１２の耐圧縮強
度が不足する。このため離型力のアンバランスによりレ
ンズ面１１に不整形の変形挙動が発生する。この不整形
によるレンズ面の変形量は、レンズ面積比Ｍの増加に伴
い急激に減少し、７Ｘ１０　で最小値を呈することが第
７図から判る。

またレンズ面積比Ｍが１０．ＯＸ　１０　を超える領域
においては、ツバ部１２の面積が大きすぎるため、溶融
樹脂の充填バランスの不均衡、金型温度の変動が生じや
すくなり、ソリ等の変形がレンズ面に発生しやすくなる
。このソリ変形によるレンズ面の変形量は、レンズ面積
比Ｍの増加に伴い漸増する傾向があることも第７図から
判る。

一方ツパ部肉厚比Ｎの増加に伴い同じレンズ面積比Ｍに
対してレンズ面の変形量は着千改善される傾向にあるが
、その量は僅かである。この結果、レンズ面積比Ｍが７
．　ＯＸ　１０　〜１０．０Ｘ１０　の範囲を満足する
ようにツバ部１２の形状を選択することにより、レンズ
面１１の変形量を最小にすることが可能であり、この範
囲がツバ部１２の形状の適正範囲であることが把握され
た。

ツバ部１２の平面度及び真円度は、レンズを鏡筒等に組
込む際に芯ズレ、傾き等の原因となり組レンズの光学性
能に直接的に影響を与える要因である。このツバ部１２
の変形量は第８図に示すようにツバ部肉厚比Ｎに依存し
、Ｎ＝０．２５〜０．５の範囲で最小値を呈する。

すなわちツバ部肉厚比Ｎが０．２５に満たない範囲にお
いては、ツバ部１２の肉厚が薄すぎるため充填不良によ
るショートショット、あるいは高圧力による過充填によ
る内部応力の増大によりツバ部１２の真円度、平面度が
劣化する。これら成形不良に起因するツバ部の変形量は
、ツバ部肉厚比Ｎの増加に伴い急激に改善され、ツバ部
肉厚比Ｎが０．２５で最小値を呈する。

またツバ部肉厚比Ｎが０．５を超える範囲においては、
ツバ部１２の肉厚が厚過ぎるためヒケ（成形欠陥）ある
いは冷却速度の不均衡が生じ、平面度及び真円度が劣化
する。これらの成形不良に起因するツバ部の変形量は、
ツバ部肉厚比Ｎの増加に伴い漸増する傾向がある。

一方しンズ面積比Ｍの増加に伴い、同じツバ部肉厚比Ｎ
に対してツバ部の変形量は若干改善される傾向にあるが
、その量は僅かである。この結果ツバ部肉厚比Ｎが０．
２５〜０．５の範囲を満足するようにツバ部１２の形状
を選択することにより、ツバ部の変形量を最小にするこ
とが可能であり、この範囲がツバ部１２の形状の適正範
囲であることが把握された。

以上の検討結果より得られた知見を基に、本発明による
プラスチックレンズは、光学設計的に得られたレンズ形
状と、レンズ面積比Ｍ、ツバ部肉厚比Ｎの形状係数より
、離型時に発生する変形量を最小とする適正なツバ部形
状を選択することを特徴としている。すなわち、レンズ
形状比りが５００を超えるレンズ形状において、レンズ
面積比Ｍ＝７Ｘ１０　〜１ｏｘｉｏ　、ツバ部肉厚比Ｎ
＝０．２５〜０．５の範囲の形状を満足するツバ部を設
けることを特徴としている。

〔発明の実施例〕

次に図を参照して本発明の詳細な説明する。

第９図は本発明の一実施例を示す外形寸法図、第９Ａ図
は同じくその各項目別データを示す説明図である。

第９図に示した実施的は、レンズ外径が１２０１ｍ５レ
ンズＡ面の曲率半径が１０（ｈｔ＋ａ、１２１８面の曲
率半径が１５０ｍ、中心肉厚が３８ｍのプラスチック凹
レンズである。このレンズのレンズ形状比りは第９Ａ図
に示したとおり、１，２５９であり、５００を超えてい
るため離型に供するツバ部なしでは実用光学性能を満足
することができなかった。

このため当初レンズ最小肉厚である５、５ｍの肉厚、外
径が１２４ｍのツバ部を設けて対策を行った。この結果
レンズ面の変形量は大幅に改善されたが、ツバ部の耐離
型強度が不足していたため、実用光学性能を満足するこ
とができなかった。こ７　のためさらにツバ部の外径を
１２５闘と大きくし対策した結果、実用光学性能を満足
するプラスチックレンズを得ることができた。

すなわちレンズ面積比Ｍを６．ｌＸ１０　から７、７　
Ｘ　１０　へと本発明によるツバ部形状を満足する範囲
に改良することにより良好なプラスチックレンズを得る
ことができた。

第１０図は本発明の別の実施例を示す外形寸法図、第１
０Ａ図は同じくその各項目別データを示す説明図である
。

第１０図に示す実施例は、レンズ外径が６６　Ｈｕｔｓ
レンズＡ面の曲率半径が７５關、１２１８面の曲率半径
が１１０　ｍｍ、中心肉厚が１７．０　ｘｘのプラスチ
ック凸レンズである。このレンズのレンズ形状比りは９
８２であり、５００を超えているため離型に供するツバ
部なしでは実用光学性能を満足することができなかった
。

このため当初レンズ最小肉厚である４、３酊の肉厚、外
径６９．５ｍｓのツバ部を設けて対策を行った。

この結果レンズ面の変形量は大幅に改善されたが、ツバ
部の充填バランス不良によるソリ変形が発生し、実用光
学性能を満足することができなかった０このためツバ部
の外径を６９．と小さくし対策した結果、実用光学性能
を満足するプラスチックレンズを得ることができた。す
なわちレンズ面積比Ｍを１２Ｘ１０　から９．ｌＸ１０
　へと本発明によるツバ部形状を満足する範囲に改良す
る。ことにより良好なプラスチックレンズを得ることが
できた。

第１１図は本発明の更に別の実施例を示す形状寸法図、
第１１Ａ図は同じくその各項目別データを示す説明図で
ある。

第１１図に示した実施例は、レンズＡ面の外径が９８１
１％曲率半径が２，０００舅も１２１８面の外径が８６
目、曲率半径が５５ｍ５中心肉厚が２．０關のプラスチ
ック凹レンズである。

このレンズのレンズ形状比りはＡ面基準で２，８４１、
Ｂ面基準で１，６８４であり、５００を超えているため
離型に供するツバ部なしでは実用光学性能を満足するこ
とができなかった。このため当初レンズ最大肉厚である
２３．３關の肉厚、外径が１０２．５ｇｍのツバ部を設
けて対策を行った。

この結果レンズ面の変形量は大幅に改善されたが、ツバ
部にヒケ（成形欠陥）等が発生し、ツバ部の平面度及び
真円度の形状精度が劣化した。このためツバ部の肉厚を
６．３冨菖と薄肉化し対策した結果、実用光学性能を満
足するプラスチックレンズを得ることができた。

すなわちツバ部肉厚比Ｎを１．８から０．１５へと本発
明によるツバ部彫状を満足する範囲に改良することによ
り良好なプラスチックレンズヲ得ることができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば量産性、レンズ面
精度及びツバ部の形状精度を勘案した適正な離型条件で
、プラスチックレンズを成形金型から取り出すことが可
能となる。このため従来技術の欠点であったレンズ面精
度の劣化、あるいはツバ部の変形を防止することが可能
となった。この結果離型時に発生していたレンズ面の変
形量を従来の１１５にまで減少することができた０さら
に本発明によりレンズ外周部に設けられたツバ部の平面
度、真円度は良好な精度を確保することができた。この
結果単レンズを鏡筒に組む込む際の作業性が向上したと
共に、単レンズの倒れ等の組立不良に起因する歪曲収差
を約４０％低減できる効果を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の金型におけるａ型機構を示す断面図、第
２＠は従来のレンズ保持構造を示す断面図、第３図（イ
）、　（Ｆｌ）はそれぞれ従来のレンズ形状を示す断面
図、第４図及び第５図はそれぞれ離型力によるレンズ面
の変形挙動を示す特性図、第６図は本発明によるプラス
チックレンズ形状を示す断面図、第７・図はレンズ面の
変形挙動を示す特性図、第８図はツバ部の変形挙動を示
す特性図、第９図は本発明の一実施例を示す形状寸法図
、第９Ａ図は同じくその各項目別データを示す説明図、
第１０図は本発明の他の実施例を示す形状寸法図、第１
０Ａ図は同じくその各項目別データを示す説明図、第１
１図は本発明の更に別の実施列を示す形状寸法図、第１
１Ａ図は同じくその各項目別データを示す説明図、であ
る。 符号説明 １・・・・・・レンズ、２・・・・・・レンズ人助、３
・・・・・・可動Ｗ架Ｌ　４・・・・・・連結駒、５・
・・・・・エジェクタプレート、６・・・・・・エジェ
クタロッド、７・川・・鏡筒、８・・・・・・固定環、
９・・・・・・間隔環、１０・・曲レンズ、１１・・・
・・・しどズ面、１２・・・・・・ツバ部代理人　弁理
士　並　木　昭　夫 第１図 ７０ｎ　７０ｈ　７０ｒ　７０．／ 第３図 （イ）　（ロ） 第４図 ４０８０１２０７６０　′１ｍ １＠５ｒｊＭ Ｍ６図 第７図 第８図 第９図　第９Ａ図 ／　７．）　”； 第１０図　ｇ＋ＯＡ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）レンズ半径をＲ１レンズ最大肉厚をＨｆｎａ　Ｘ　
   。 レンズ最小肉厚をＨｍｉｎ、レンズ平均肉厚をＨＬが５
   ００を超えるレンズについてその外周部にツバ部を設け
   たことを特徴とするプラスチックレンズ０ ２、特許請求の範囲第１項に記載のプラスチックレンズ
   において、レンズの外周方向に延び出て前記ツバ部を構
   成する平板部材の表裏両面が互いに平行であり、かつレ
   ンズの光線出射側あるいは入射側の何れか一方の前記ツ
   バ部の表面積をｓＫとし、光線出射側あるいは入射側の
   何れか一方のレンズ面の喪面渚’６ｒ　Ｓｖ、と１７た
   ンを−Ｓ「をＳｔ、で７、　ＯＸ　１０〜１０．０Ｘ１
   ０　の範囲内にあり、かつツバ部肉厚をＨＫとし、ＨＫ
   をレンズの平均肉厚ＨＬＯ０２５〜ｏ、ｓｏｏ範囲内に
   あることを特徴とするプラスチックレンズ。