JP4074090B2

JP4074090B2 - 組レンズおよびその製造方法

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Publication number: JP4074090B2
Application number: JP2001394154A
Authority: JP
Inventors: 敬志伊藤
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003195010A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも２枚のレンズを組み合わせてなる組レンズおよびそのような組レンズの製造方法に係わり、例えば射出成形等の成形工程により製作されたレンズを用いて組み立てられる組レンズおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、様々な用途において、光学樹脂材料よりなる、いわゆるプラスチックレンズが多用されている。このプラスチックレンズは、通常、射出成形法によって製造される。この射出成形法は、成形対象レンズの形状に対応したキャビティ（空洞）を有する金型を用い、このキャビティ内に溶融した光学樹脂材料を流し込み、これを冷却して固化させることで所望の形状のレンズを得るというものである。
【０００３】
図３は、従来のプラスチックレンズ成形加工に用いられるレンズ用金型の一断面構成を表すものである。このレンズ用金型は、主として、第１の金型部材１０１と、第２の金型部材１０２と、第３の金型部材１０３と、第４の金型部材１０４とを組み合わせて構成されている。
【０００４】
第１および第２の金型部材１０１，１０２は、固定側の金型部材であり、以後、これらを総称して固定側金型部材１０１，１０２と呼ぶ。第３および第４の金型部材１０３，１０４は、可動側の金型部材であり、以後、これらを総称して可動側金型部材１０３，１０４と呼ぶ。金型部材１０１〜１０４は、相互に連結されることにより、成形対象レンズの形状に対応したキャビティ１０８を構成するようになっている。
【０００５】
レンズの成形は、次のようにして行われる。すなわち、まず、金型のゲート（図示せず）から溶融した光学樹脂材料を流し込んでキャビティ１０８内に充填する。次に、金型を冷却してキャビティ１０８内の光学樹脂材料を固化させたのち、可動側金型部材１０３，１０４を固定側金型部材１０１，１０２から離れる方向に移動させる。そして、キャビティ１０８内に形成されたレンズを固定側金型部材１０１，１０２から引き離して取り出す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図４は、図３に示したレンズ用金型によって成形されたレンズの形状を表すものである。レンズ用金型のキャビティ１０８に光学樹脂を流し込んだときに、各金型部材１０１〜１０４の合わせ目１１０の僅かな隙間に光学樹脂が入り込み、図４に示したように、レンズ１０７におけるレンズ面の外周に一体形成されたこば部分に、ばり１１１，１１２が発生することがある。ばり１１１，１１２の高さは、光学樹脂材料の種類や形成条件、および各金型部材１０１〜１０４の製作精度や組立精度等によって異なるが、例えば０．００５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。これらのばり１１１，１１２は、通常、キャビティ１０８の周囲に一様に発生するのではなく、周囲の一部、特に、射出圧力が最も高くなる位置（具体的には、ゲートと反対側の位置）に発生しやすい。
【０００７】
このようなばり１１１，１１２が発生したレンズ１０７を、例えば図５に示したように絞り部１１５および他のレンズ１１６と組み合わせて、組レンズを構成したとする。この場合、レンズ１０７における一方のばり１１１が絞り部１１５とレンズ１０７との当接面から突き出ており、他方のばり１１２が他のレンズ１１６とレンズ１０７との当接面から突き出ている。このため、これらのばりによって、絞り部１１５とレンズ１０７との間にα°の傾きが生じ、レンズ１０７とレンズ１１６との間にβ°の傾きが生じる。この結果、組レンズ全体として所定の光学性能を満たせないという問題がある。
【０００８】
ばりによる傾きを回避する方法として、ばり発生箇所に間隔環等を入れて調整する方法もあるが、部品点数が増えることからコストアップになると共に、光学系の全長が長くなることから組レンズ製品が大きくなる等の不利な点が生じることになる。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、製造工程でレンズこばに不要なばりが形成された場合であっても、光学性能の劣化、部品点数の増加およびサイズの大型化を招くことなく、２以上のレンズを組み合わせて構成することができる組レンズおよびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の組レンズは、それぞれ、光学面と、光学面の外側に設けられた周縁部と、周縁部に形成された突起部とを有するレンズを少なくとも２枚組み合わせてなる組レンズであって、組み合わされた２枚のレンズは、周縁部において互いに当接すると共に、２枚のレンズの何れか一方の周縁部における、他方のレンズの突起部に対応する位置に、双方のレンズの不要な突起部を収容するための凹部を設けたものである。
【００１１】
本発明の第１の組レンズでは、レンズ製造工程で双方のレンズの周縁部に不要な突起部が形成されても、双方のレンズを組み合わせた際に、それらの突起部が、一方のレンズの周縁部に形成された凹部に収まる。すなわち、２枚のレンズのうちの一方の周縁部に形成された凹部は、自らのレンズの周縁部に形成された突起部のみならず、組み合わせ相手のレンズの周縁部に形成された突起部をも収容するようになる。この結果、双方のレンズの当接面に突起部が介在することによって生ずる可能性のあるレンズの傾きや浮きが防止される。
【００１２】
本発明の組レンズは、特に、互いに当接するように組み合わされる２枚のレンズが光学樹脂材料からなるいわゆるプラスチックレンズである場合に好適に適用される。
【００１３】
本発明の組レンズの製造方法は、複数の金型部材の組合せよりなる金型を用いてレンズを成形する成形工程と、成形されたレンズを少なくとも２枚組み合わせて組レンズを組み立てる組立工程とを含み、成形工程において、組立工程で組み合わされるべき２枚のレンズのいずれか一方を、複数の金型部材の合わせ目部分に凸部を有する金型を用いて、この凸部に対応した位置に凹部を有する形状に成形し、組立工程において、２枚のレンズを互いに当接させる際に、これらの双方のレンズの、金型部材の合わせ目部分に対応した位置に形成される突起部を、上記の凹部に収容するようにしたものである。
また、本発明の第２の組レンズは、複数の金型部材の組合せよりなる金型を用いて成形されるレンズを少なくとも２枚組み合わせ、互いに当接してなる組レンズであって、互いに当接した状態にある２枚のレンズの双方に形成された金型部材の合わせ目部分に対応した位置に形成される突起部と、当接した状態にある２枚のレンズのいずれか一方において、金型部材の合わせ目部分に凸部を有する金型によりこの凸部に対応した位置に形成され、突起部を収容する凹部とを設けたものである。
【００１４】
本発明の製造方法または本発明の第２の組レンズでは、複数の金型部材の合わせ目部分に凸部を有する金型を用いて、組立工程で組み合わされるべき２枚のレンズのいずれか一方の成形が行われ、金型の凸部に対応した位置に凹部を有する形状のレンズが得られる。こうして成形されるレンズには、金型部材の合わせ目部分に対応した位置に突起部が形成され得る。次に、組立工程において２枚のレンズを互いに当接させる際に、これらの双方のレンズの上記突起部が凹部に収容される。この結果、双方のレンズの当接面に突起部が介在することによって生ずる可能性のあるレンズの傾きや浮きが防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る組レンズの断面構成を表すものである。この組レンズは、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）やＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor ）等の撮像素子を用いた小型の電子カメラなどに適用可能なものである。この図で、（Ａ）は組レンズ全体の断面構造を表し、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ、（Ａ）の要部を拡大して表したものである。
【００１６】
この組レンズは、鏡筒１１と、この鏡筒１１の内部に物体側（図１（Ａ）において左側）から順に配置された第１のレンズ１２および第２のレンズ１３と、第１のレンズ１２の物体側に配置された開口絞り１４と、第２のレンズ１３の像面側（図１（Ａ）において右側）に配置されたストッパ１５とを備えて構成されている。以下、第１のレンズ１２および第２のレンズ１３を、単にレンズ１２，１３と記するものとする。また、以下の説明においては、適宜、物体側を前方といい、像面側を後方というものとする。
【００１７】
なお、レンズ１２，１３よりなる撮影レンズの図示しない結像面（図１（Ａ）においてストッパ１５の右側に位置）には、例えば上記した撮像素子や撮影フィルムが配置されるようになっている。
【００１８】
レンズ１２およびレンズ１３は、射出成形により形成されたプラスチックレンズであり、それぞれ、光学機能面（光学面または光面）と、光学機能面の外側の周囲に設けられたこば部（周縁部）とを有している。レンズ１３は、その後側のこば面１３Ａが鏡筒１１の光軸に直交する段差面１１Ａに当接するようにして配置され、レンズ１２は、その後側のこば面１２Ａがレンズ１３の前側のこば面１３Ｂに当接するようにして配置されている。なお、鏡筒１１の段差面１１Ａが、この組レンズにおける組み込み基準となる面である。
【００１９】
ストッパ１５は、鏡筒１１の最後方（図１（Ａ）において最右方）に形成された段差面１１Ｂに固着されている。このストッパ１５は、中央部に例えば円形の開口１５Ａを有し、撮像エリアを制限する機能や、不要入射光を遮光する機能を有している。
【００２０】
開口絞り１４は、中央部に可変または固定サイズの開口１４Ａを有する板状の部材であり、入射光量を制御して露出を調整する機能を有している。開口絞り１４はまた、鏡筒１１の内部において、レンズ１２を押さえる機能をも有している。より具体的には、開口絞り１４の後側の面の外周付近が段差面１１Ｃに当接して、これに固着されると共に、開口絞り１４の後側の面の内周領域が、レンズ１２の前側のこば面１２Ｂに当接し、レンズ１２を押さえ付けて固定している。
【００２１】
レンズ１２の後側のこば面１２Ａには、その最内周領域に（光学機能面の周縁に沿って）、溝状の凹部１６Ａが形成されている（図１（Ｂ）参照）。レンズ１２の前側のこば面１２Ｂには、その最内周領域に、溝状の凹部１６Ｂが形成されている（図１（Ｃ）参照）。凹部１６Ａは、レンズ１２の射出成形時にこば面１２Ａの側に形成されるばり１８と、レンズ１３の射出成形時にこば面１３Ｂに形成されるばり１９の双方を収容することができるように形成されている。一方、凹部１６Ｂは、レンズ１２の射出成形時にこば面１２Ｂの側に形成されるばり１７を収容することができるように形成されている。これらのばり１７〜１９は、いずれも、後述するように、レンズ成形に用いられる金型を構成する金型部材の合わせ目の僅かな隙間に起因して生じ得る不要な突起物である。
【００２２】
レンズ１２のこば面１２Ａの側においては、ばり１８が、凹部１６Ａの底面から、これとほぼ直交する方向に伸びるように形成されている。ところが、凹部１６Ａは、ばり１８の長さ（高さ）よりも深く形成されている。このため、ばり１８は、レンズ１２の組立時の基準面であるこば面１２Ａから突き出ることがなく、凹部１６Ａの内部に完全に収容された形になっている。同様に、レンズ１２のこば面１２Ｂの側では、ばり１７が、凹部１６Ｂの底面から、これとほぼ直交する方向に伸びるように形成されている。このため、ばり１７は、こば面１２Ｂから突き出ることがなく、凹部１６Ｂの内部に完全に収容された形になっている。
【００２３】
一方、レンズ１３においては、ばり１９が、前側のこば面１３Ｂから、これとほぼ直交する方向に伸びるように形成されている。ところが、ばり１９に相対する位置のレンズ１２のこば面１２Ａには凹部１６Ａが形成されており、しかも、この凹部１６Ａは、ばり１９の長さ（高さ）よりも深く形成されている。このため、ばり１９は、レンズ１２，１３が組み立てられた状態においても、凹部１６Ａの底面には到達せず、凹部１６Ａの内部に完全に収容された形になっている。
【００２４】
なお、ばり１７〜１９の高さが０．００５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度であるとすると、凹部１６Ａ，１６Ｂの深さは、例えば０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の寸法とするのが好ましい。
【００２５】
このように、レンズ１２の一方のこば面１２Ａに形成された凹部１６Ａは、自らのレンズ１２の成形時に生じたばり１８のみならず、組み合わせ相手のレンズ１３の成形時に生じたばり１９をも完全に収容している。この結果、ばり１８，１９は、レンズ組立の際に、レンズ１２のこば面１２Ａとレンズ１３のこば面１３Ｂとが隙間なく密着することを妨げない。このため、レンズ１２がレンズ１３に対して傾いたり浮き上がった状態で組み込まれることがなく、結像面における像面傾き等に起因する光学性能の劣化を回避することができる。
【００２６】
また、レンズ１２のこば面１２Ｂに形成された凹部１６Ｂは、自らのレンズ１２の成形時に生じたばり１７を完全に収容している。この結果、開口絞り１４がレンズ１２に対して傾いたり浮き上がることがなく、レンズ１２を確実に押さえることができる。
【００２７】
〈組レンズの製造方法〉
次に、以上のような構成の組レンズの製造方法を説明する。ここでは、各レンズの成形工程と組立工程とに分けて説明する。
【００２８】
成形工程
レンズ１２，１３は、双方ともプラスチックレンズであり、金型を用いた射出成形によって製造される。ここでは、レンズ１２を例にとって説明する。まず、金型の構造について説明する。
【００２９】
図２は、レンズ１２の射出成形時に用いられるレンズ用金型の断面構造を表すものである。このレンズ用金型は、第１の金型部材２１と、第２の金型部材２２と、第３の金型部材２３と、第４の金型部材２４とを組み合わせて構成されている。
【００３０】
第１および第２の金型部材２１，２２は、固定側の金型部材であり、以後、これらを総称して、固定側金型部材２１，２２と呼ぶ。第２の金型部材２２は、主として、レンズ１２の前側の光学機能面を形成するための部材であり、第１の金型部材２１に形成された貫通穴２１Ｈに嵌合している。第１の金型部材２１は、レンズ１２の前側のこば面１２Ｂを形成するための部材であり、貫通穴２１Ｈの周囲に沿って、レンズ１２の凹部１６Ｂを形成するための円形堤状の凸部２８Ｂが形成されている。
【００３１】
第３および第４の金型部材２３，２４は、可動側の金型部材であり、以後、これらを総称して、可動側金型部材２３，２４と呼ぶ。第４の金型部材２４は、主として、レンズ１２の他の光学面を形成するための部材であり、第３の金型部材２３に形成された貫通穴２３Ｈに嵌合している。第３の金型部材２３は、主としてレンズ１２の外周面と後側のこば面１２Ａとを形成するための部材であり、貫通穴２３Ｈの周囲に沿って、レンズ１２の凹部１６Ａを形成するための円形堤状の凸部２８Ａが形成されている。
【００３２】
これらの金型部材２１〜２４は、相互に連結されることにより、成形対象のレンズ１２の形状に対応したキャビティ２７を構成するようになっている。
【００３３】
レンズの成形は、次のようにして行われる。まず、金型のゲート（図示せず）から溶融した光学樹脂材料を流し込んでキャビティ２７内に充填する。次に、金型を冷却してキャビティ２７内の光学樹脂材料を固化させたのち、可動側金型部材２３，２４を固定側金型部材２１，２２から離れる方向に移動させる。そして、キャビティ２７内に形成されたレンズを固定側金型部材２１，２２から引き離して取り出す。こののち、図示しないゲート部分を切断して、レンズ１２を得る。
【００３４】
このようにして、一方のこば面１２Ａに凹部１６Ａを有すると共に他方のこば面１２Ｂに凹部１６Ｂを有するレンズ１２の成形が完了する。
【００３５】
なお、レンズ１３もまた、金型を用いて上記と同様の射出成形工程により成形される。但し、レンズ１３の場合には、こば面に凹部を形成する必要がないので、金型には上記のような凸部を設けないでよい。
【００３６】
組立工程
次に、このようにして成形されたレンズの組み立てを行う。この組立工程では、まず、ストッパ１５が取り付けられた鏡筒１１に、レンズ１３，１２を、この順に組み込む。次に、開口絞り１４を、これによってレンズ１２の前側のこば面１２Ｂを押さえるように組み込む。なお、開口絞り１４の固定は、例えば、鏡筒１１の内周に設けた溝にはめ込むことによって行うようにしてもよいし、あるいは、接着剤によって段差面１１Ｃに接着することで行うようにしてもよい。
【００３７】
レンズ１２を組み込む際、レンズ１３のばり１９は、レンズ１２の凹部１６Ａの内部に完全に収容されるので、レンズ１２のこば面１２Ａとレンズ１３のこば面１３Ｂとの間に隙間が生じることがない。このため、レンズ１２の倒れや浮きが生ずることがない。
【００３８】
なお、レンズ１３の成形時において、こば面１３の側にも、ばり２０が形成されることがあるが、このばり２０は、鏡筒１１の開口の内側を臨む位置に形成されているので、レンズ１３の倒れや浮きは生じない。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、組レンズにおける互いに当接した状態にある２枚のレンズの何れか一方に、これらの２枚のレンズの双方に形成された突起部を収容するための凹部を設けるようにしたので、これらの２つのレンズの製造工程において双方のレンズにばりが形成されたとしても、双方のレンズ１２，１３を組み合わせた際に、双方のレンズのばりが、一方のレンズに形成された凹部に収まることになる。この結果、双方のレンズの当接面の間に隙間が生じてレンズの傾きや浮きが発生し、所定の光学性能が得られなくなるという事態を回避することができる。したがって、たとえ製造工程でレンズにばりが形成されたとしても、間隔環等の部品点数の増加や、光学系の全長や鏡筒のサイズの大型化を招くことなく、所期の光学性能を備えた組レンズを得ることができる。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、２つのレンズの双方に凹部を設けるのではなく、一方のレンズにのみ凹部を設ければ足りるので、双方に凹部を設ける場合に比べて、レンズ単体の製造がより容易となり、コストアップを抑制することが可能である。一般に、そのような凹部をレンズに形成するためには金型に凸部を設ける必要があることから金型の形状が複雑化しコストアップの要因となり得るところ、本実施の形態では、そのような凸部を一方のレンズ用の成形金型にのみ設ければよいからである。
【００４１】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、レンズのこば面の全域にわたって溝状の凹部を形成するようにしたが、円周の一部（特にばりが発生しやすい箇所）にのみ凹部を設けるようにしてもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態では、組レンズを構成するレンズがプラスチックレンズである場合について説明したが、ガラスモールドレンズについても適用可能である。このガラスモールドレンズは、例えば次のような工程により形成可能である。すなわち、まず、水平に配置した固定側金型部材上に、ほぼレンズ形状のガラス材料を載せてこれを加熱し、ガラス材料が柔らかくなった時点で可動側金型部材を押し付ける。そして、冷却によりガラスを固化させたのち、可動側金型部材を引き離してレンズを取り外す。この方法により形成されるガラスレンズにおいてもばりが生じるようであれば、組立時において相対する２つのレンズのこば面に生ずるばりを一括して収容するための凹部を、一方のガラスレンズにのみ設けるだけで、上記実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１または請求項２に記載の組レンズによれば、周縁部において互いに当接した状態にある２枚のレンズの何れか一方の周縁部における、他方のレンズの突起部に対応する位置に、これらの２枚のレンズの双方の周縁部に形成された突起部を収容するための凹部を設けるようにしたので、これらの突起部は、レンズ組立の際に、双方のレンズの当接面同士が隙間なく密着することを妨げない。このため、２つのレンズが相対的に傾いたり浮き上がった状態で組み込まれることがなく、結像面における像面傾き等に基づく光学性能の劣化を回避することができる。したがって、たとえ製造工程でレンズの周縁部に不要な突起部が形成されたとしても、部品点数の増加やサイズの大型化を招くことなく、所期の光学性能を満たす組レンズを得ることができる。
【００４５】
本発明の請求項３に記載の組レンズの製造方法または請求項４に記載の組レンズによれば、成形工程において、組立工程で組み合わされるべき２枚のレンズのいずれか一方を、複数の金型部材の合わせ目部分に凸部を有する金型を用いて、この凸部に対応した位置に凹部を有する形状に成形し、組立工程において、２枚のレンズを互いに当接させる際に、これらの双方のレンズの、金型部材の合わせ目部分に対応した位置に形成される突起部を、上記の凹部に収容するようにしたので、これらの突起部が双方のレンズの当接面に介在することによって生ずる可能性のあるレンズの傾きや浮きの発生が回避される。また、本発明では、２つのレンズの双方に凹部を設けるのではなく、一方のレンズにのみ凹部を設ければ足りるので、双方に凹部を設ける場合に比べて、組レンズを構成する個々のレンズの製造がより容易となり、コストアップを抑制することが可能である。一般に、そのような凹部をレンズに形成するためには金型に凸部を設ける必要があることから金型の形状が複雑化しコストアップの要因となり得るところ、本発明では、そのような凸部を一方のレンズ用の成形金型にのみ設ければよいからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る組レンズの構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した一方のレンズを成形に用いられる金型の構造を表す断面図である。
【図３】従来のプラスチックレンズ成形加工に用いられる金型の構造を表す断面図である。
【図４】図３に示した金型により成形されたプラスチックレンズの構成を示す図である。
【図５】従来の組レンズにおける問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１１…鏡筒、１１Ａ〜１１Ｃ…段差面、１２…第１のレンズ、１２Ａ、１２Ｂ…こば面１３…第２のレンズ、１３Ａ，１３Ｂ…こば面、１４…開口絞り、１５…ストッパ、１６Ａ，１６Ｂ…凹部、１７〜１９…ばり（突起部）、２１…第１の金型部材、２２…第２の金型部材、２３…第３の金型部材、２４…第４の金型部材、２７…キャビティ、２８Ａ，２８Ｂ…凸部。

Claims

それぞれ、光学面と、前記光学面の外側に設けられた周縁部と、前記周縁部に形成された突起部とを有するレンズを少なくとも２枚組み合わせてなる組レンズであって、
前記組み合わされた２枚のレンズは、前記周縁部において互いに当接すると共に、
前記２枚のレンズの何れか一方の周縁部における、他方のレンズの突起部に対応する位置に、双方のレンズの不要な突起部を収容するための凹部を有する
ことを特徴とする組レンズ。
前記当接した状態にある２枚のレンズは光学樹脂材料からなることを特徴とする請求項１に記載の組レンズ。
複数の金型部材の組合せよりなる金型を用いてレンズを成形する成形工程と、成形されたレンズを少なくとも２枚組み合わせて組レンズを組み立てる組立工程とを含み、
前記成形工程において、前記組立工程で組み合わされるべき２枚のレンズのいずれか一方を、前記複数の金型部材の合わせ目部分に凸部を有する金型を用いて、この凸部に対応した位置に凹部を有する形状に成形し、
前記組立工程において、前記２枚のレンズを互いに当接させる際に、これらの双方のレンズの、前記金型部材の合わせ目部分に対応した位置に形成される突起部を、前記凹部に収容するようにした
ことを特徴とする組レンズの製造方法。
複数の金型部材の組合せよりなる金型を用いて成形されるレンズを少なくとも２枚組み合わせ、互いに当接してなる組レンズであって、
互いに当接した状態にある２枚のレンズの双方に形成された前記金型部材の合わせ目部分に対応した位置に形成される突起部と、
前記当接した状態にある２枚のレンズのいずれか一方において、前記金型部材の合わせ目部分に凸部を有する金型によりこの凸部に対応した位置に形成され、前記突起部を収容する凹部と
を有することを特徴とする組レンズ。