JP4430475B2 - プラスチックレンズの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックレンズ及びプラスチックレンズの製造方法に関するものであり、より詳細には、成形金型にゲート部を介して樹脂を流し込むことにより製造されるプラスチックレンズ及びプラスチックレンズの製造方法に関する。

プラスチックレンズは、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光学記録媒体を読み取る光ピックアップ装置や、カメラのレンズ等の光学系の機器に利用されている。近年、光学記録媒体の普及も進み、また、カメラもデジタルカメラの普及が携帯電話機にまで及ぶようになり、それに伴い、プラスチックレンズもより高性能なものが求められるようになった。

光ピックアップ装置やカメラ等に用いられるプラスチックレンズは、非球面といった複雑な形状を有するレンズであるため、材料として、ポリカーボネート樹脂やメタクリル樹脂等のプラスチックが用いられる。プラスチックによるレンズの製造は、通常、金型に樹脂を流し込む方法により行われる。この方法について説明する。

まず、製造するレンズの形状に合わせた金型を作成する。金型は、光軸方向から見ると円形の形状が成形されるような金型である。この金型には、樹脂注入流路であるゲート部が設けられる。

次に、金型を射出成形機に装着し、溶融状態の樹脂をゲート部から流し込む。流し込まれた樹脂は、金型のキャビテイ内に充填される。そして、樹脂を冷却し固体化させた後、金型から取り出す。このとき、取り出されたプラスチックレンズは、光軸方向から見ると円形の形状を有し、さらに外周の一部からゲート部がランナーとつながった状態で金型から取り出される。その後、ゲート部を切断し、レンズをランナーから取り出す。

ゲート部の切断時にゲートの一部が残ってしまうと、レンズ装着時にホルダー内に装着できなかったり、位置合わせの障害となってしまったりする場合があった。そこで、ゲート部が位置している外周近傍のフランジ部をゲート部と一緒に切断する方法（例えば、特許文献１など）や、切断後残されるゲート部が仮想外周面の内側に位置するようにする方法（例えば、特許文献２など）が提案されている。
特開２００１−２７２５０１号公報 特開２００４−１７７６０９号公報

特許文献１や特許文献２によるゲート部切断の方法は、切断面がレンズの中心にかなり近い位置に存在することになる。また切断は、刃物で押し切る方法により行われているため、切断面において光の反射が生じる。この切断面における光の反射は、利用者が期待していないものであり、レンズの光学特性を悪化させる。例えば、カメラのレンズとして利用した場合、切断面による光の反射により不要な光がセンサに届きフレアが発生したり、不要な結像によるゴーストが発生したりするという問題点を発生させる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、切断面による光の反射の影響を抑えるプラスチックレンズ及びプラスチックレンズの製造方法を提供することを目的とする。

本発明におけるプラスチックレンズの製造方法は、
成形金型を用いた射出成型によってプラスチックレンズを製造する方法であって、
前記成形金型は、プラスチックレンズの外周の一部においてゲート部につながる平面を生じさせる形状を有しており、
成形金型にゲート部を介して樹脂を流し込むステップと、
固形化した樹脂を取り出すステップと、
ゲート部を切断除去するステップと、
凹凸形状を有する金属片を前記樹脂の融点以上の温度に加熱して前記平面に押し当てることにより、前記ゲート部を切断したあとの残存部を残さないようにしつつ前記平面に凹凸形状を転写するステップと、を有するプラスチックレンズの製造方法である。
こうすることにより、更に光の反射の影響を抑えるプラスチックレンズを製造することが可能となる。

前記平面は、最大表面粗さＲｔが１μｍ以上５０μｍ以下であり、平均粗さＲａが０．１μｍ以上５μｍ以下である凹凸形状の粗面であることを特徴としてもよい。

外周に備えられたフランジ部に、凹凸形状を有する前記樹脂の融点以上の温度に加熱した金属片を押し当てることにより、前記フランジ部に凹凸形状を転写する第５のステップを有するようにしてもよい。こうすることにより、更に光の反射の影響を抑えることが可能となる。

本発明によれば、切断面による光の反射の影響を抑えるプラスチックレンズ及びプラスチックレンズの製造方法を提供することが可能となる。

発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかるプラスチックレンズについて、図１を用いて説明する。本発明の実施の形態１にかかるプラスチックレンズ１は、携帯電話機等の小型端末に内蔵されるデジタルカメラに用いられるプラスチックレンズである。プラスチックレンズ１は、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂を用いて射出成形により製造される。

図１は、本発明のプラスチックレンズ１の上面図（同図（ａ））及び側面図（同図（ｂ））である。プラスチックレンズ１の内部には光学面３が、外周にはフランジ部２が形成されている。図１に示すように、プラスチックレンズ１の外周の一部には平面２１が形成されている。平面２１は、事後的に切断により形成したのではなく、成形金型自体が平面２１を生じさせるような形状を有し、この成形金型の形状に基づき形成されたものである。平面２１は、射出成形により形成された構造なので、その表面にはバリが発生しておらず、滑らかな面を有する。

プラスチックレンズ１は、金型から取り出された状態では平面２１からゲート部４が突出しており、ランナー６と連結している。その後、ゲート部４を切断し、プラスチックレンズ１をランナー６から取り外す。この時、切断面４１により切断が行われるが、ゲート部４の一部が残ってしまう。残ったゲート部を残存部４２とする。切断後、切断面４１に熱した金属片を押し当てることにより、金属片が備える凹凸形状の転写が行われる。この時、金属片の押し当てる面の大きさを平面２１以上の大きさにすることにより、残存部４２を残さずに、平面２１を粗面状態とすることも可能である。

図２は、本発明におけるプラスチックレンズ１の利用形態を示す図である。図に示すようにプラスチックレンズ１は、プラスチックレンズ７、プラスチックレンズ８と組み合わせてデジタルカメラのレンズとして利用される。図の上方向から入射する光は、プラスチックレンズ１、７、８により屈折し、フィルタ９により可視光のみが通過され、センサ１０に到達する。センサ１０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等を備えており、到達した光をアナログデータやデジタルデータに変換する。

続いて、図３に示すフローチャートを用いて、本発明の実施の形態１におけるプラスチックレンズの製造方法の処理の流れについて説明する。

まず、金型を射出形成機に装着し、溶融状態の樹脂をゲート部から流し込む（Ｓ１０１）。金型はプラスチックレンズ１の形状に対応する形状を有する。金型は、光軸方向から見ると円形の形状が成形されるような金型である。この金型には、樹脂注入流路であるゲート部が設けられている。流し込まれた樹脂は、金型のキャビテイ内に充填される。

次に、樹脂を冷却し、固体化させた後、金型から取り出す（Ｓ１０２）。このとき、樹脂は、プラスチックレンズ１にゲート部が接続された形状で固体化されており、プラスチックレンズ１は、光軸方向から見ると円形の形状を有し、さらに外周の一部からゲート部がランナーとつながった状態で金型から取り出される。

その後、ゲート部で切断を行う（Ｓ１０３）。このときの切断は刃物等で押し切ることにより行われる。図４は、切断直後のプラスチックレンズ１の形状を示す斜視図である。切断後のプラスチックレンズ１には、ゲート部の残存である残存部４２が存在する。残存部４２は切断面４１を有する。この切断面４１により入射光が反射し、フレアやゴーストが発生する原因となる。

そこで、切断面４１を凹凸形状にして粗面にする（Ｓ１０４）。具体的には、熱した金属片を切断面４１に押し当てる。金属片の温度は樹脂の融点以上に設定する。本実施例の場合は２６０℃である。金属片の表面は微細な凹凸形状を有しており、切断面４１に押し当てることにより、金属片の微細な凹凸形状が、プラスチックレンズの切断面４１に転写され、切断面４１は凹凸形状により粗面となる。

この時、金属片の押し当てる面の大きさを平面２１以上の大きさにすることにより、残存部４２を残さずに、平面２１を粗面状態とすることも可能である。こうすることにより、平面２１からの光の反射によるフレアやゴーストの発生を抑えることが可能となる。切断面４１または平面２１が粗くなれば、フレアやゴーストの発生を抑えることのできるプラスチックレンズの完成となる。粗面形成後のプラスチックレンズ１の形状は図５のようになる。

ここで、切断面４１または平面２１の粗さについて説明する。面粗さについては、ＪＩＳ−ＢＯ６０１規格に基づいた定義を利用して説明する。本発明によるプラスチックレンズは、走査させたときの最大表面粗さＲｔが１μｍ〜Ｒｔ５０μｍ、中心線の平均粗さＲａが０．１μｍ〜５μｍの範囲にあるとき、ゴーストやフレアの発生を抑える効果を発揮することができる。よって、金属片もこの範囲内の粗さにする。

Ｒｔ<１μｍ、Ｒａ<０．１μｍのときは、切断面で入射光が反射し、ゴーストやフレアが発生してしまう。また、Ｒｔ>５０μｍ、Ｒａ>５μｍであれば、突発的、或いは局所的なゴーストやフレア発生の原因となる。

（参考例）
図６は、参考例におけるプラスチックレンズ１１の切断前の上面図（同図（ａ））及び側面図(同図（ｂ）)である。プラスチックレンズ１１の内部には光学面１３が、外周にはフランジ部１２が形成されている。本参考例では、プラスチックレンズ１１の外形に平面を有することなく、直接ゲート部１４が設けられており、ランナー１６と連結している。こうすることにより、フランジ部１２の外形を円とすることが可能となり、旋盤加工が可能となる。その 結果、レンズ駒との偏心量を低減することが可能となる。

続いて、図７に示すフローチャートを用いて、参考例におけるプラスチックレンズ１１の製造方法について説明する。

まず、金型を射出形成機に装着し、溶融状態の樹脂をゲート部から流し込む（Ｓ２０１）。金型はプラスチックレンズ１の形状に対応する形状を有する。金型は、光軸方向から見ると円形の形状が成形されるような金型である。この金型には、樹脂注入流路であるゲート部が設けられている。流し込まれた樹脂は、金型のキャビテイ内に充填される。

次に、樹脂を冷却し、固体化させた後、金型から取り出す（Ｓ２０２）。このとき、樹脂は、プラスチックレンズ１にゲート部が接続された形状で固体化されており、プラスチックレンズ１は、光軸方向から見ると円形の形状を有し、さらに外周の一部からゲート部がランナーとつながった状態で金型から取り出される。

その後、切断によりゲート部の除去を行う（Ｓ２０３）。本参考例における切断はゲート部を切断するのではなく、ゲート部に近いフランジ部を切断する。切断箇所は図６の点線で示されている。切断後のプラスチックレンズの上面図及び側面図は、図８のようになる。このときの切断は刃物等で押し切ることにより行われる。この切断面１４１により入射光が反射し、フレアやゴーストが発生する原因となる。

そこで、切断面１４１を凹凸形状にして粗面にする（Ｓ２０４）。具体的には、熱した金属片を切断面１４１に押し当てる。金属片の温度は樹脂の融点以上に設定する。本実施例の場合は２６０℃である。金属片の表面は微細な凹凸形状を有しており、切断面４１に押し当てることにより、金属片の微細な凹凸形状が、プラスチックレンズの切断面１４１に転写され、切断面１４１は凹凸形状により粗面となる。

粗面となった切断面１４１の粗さについては、発明の実施の形態１と同様であり、ここでは説明を省略する。切断面１４１が粗くなれば、フレアやゴーストの 発生を抑えることのできるプラスチックレンズの完成となる。粗面形成後のプラスチックレンズ１１の形状は、概観は発明の実施の形態１と同様に図５のようになり、発明の実施の形態１における平面２１の位置と、参考例における切断面１４１の位置が同じであれば、全く同じ形状となる。

発明の実施の形態２
発明の実施の形態１および参考例では、切断面や切断面を含む平面のみに凹凸形状を転写する処理を行っていたが、これを、フランジ部全体に行うようにしてもよい。こうすることにより、フランジ部からの光の反射によるフレアやゴーストの発生を抑えることが可能となる。

フランジ部全体に凹凸形状を転写する処理を行う場合は、フランジ部の形状に対応した金型が必要となる。この金型を熱してプラスチックレンズ１に外周から押し付けることにより、フランジ部に凹凸形状の転写を行い粗面を形成する。

また、放電加工により粗面の形成を行ってもよい。放電加工とは、被加工物である金属と加工工具である電極とを絶縁する加工液を介して電気エネルギーを加え、 その時に発生する火花エネルギーによって被加工物の表面層を微細に除去していく加工法であり、凹凸形状を形成するのに適した手法である。

本発明におけるプラスチックレンズの上面図及び側面図である。 本発明におけるプラスチックレンズの利用形態を示す図である。 本発明におけるプラスチックレンズの製造方法の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明におけるプラスチックレンズの製造過程の状態を示す斜視図である。 参考例において、プラスチックレンズの斜視図である。 参考例において、プラスチックレンズの製造過程の状態を示す上面図及び側面図である。 参考例において、プラスチックレンズの製造方法の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明におけるプラスチックレンズの上面図及び側面図である。

符号の説明

１ プラスチックレンズ
２ フランジ部
２１ 平面
３ 光学面
４ ゲート部
４１ 切断面
４２ 残存部
６ ランナー
７ プラスチックレンズ
８ プラスチックレンズ
９ フィルタ
１０ センサ
１１ プラスチックレンズ
１２ フランジ部
１３ 光学面
１４ ゲート部
１４１ 切断面
１６ ランナー

Claims (4)

1. 成形金型を用いた射出成型によってプラスチックレンズを製造する方法であって、
   前記成形金型は、プラスチックレンズの外周の一部においてゲート部につながる平面を生じさせる形状を有しており、
   成形金型にゲート部を介して樹脂を流し込むステップと、
   固形化した樹脂を取り出すステップと、
   ゲート部を切断除去するステップと、
   凹凸形状を有する金属片を前記樹脂の融点以上の温度に加熱して前記平面に押し当てることにより、前記ゲート部を切断したあとの残存部を残さないようにしつつ前記平面に凹凸形状を転写するステップと、
   を有するプラスチックレンズの製造方法。
2. 請求項1に記載のプラスチックレンズの製造方法において、
   前記金属片は、前記平面以上の面積を有する
   ことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
3. 請求項1または請求項2に記載のプラスチックレンズの製造方法において、
   凹凸形状が転写されたあとの前記平面は、最大表面粗さRtが1μｍ以上50μｍ以下であり、平均粗さRaが０．１μｍ以上5μｍ以下である凹凸形状の粗面である
   ことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のプラスチックレンズの製造方法において、
   外周に備えられたフランジ部に、凹凸形状を有する前記樹脂の融点以上の温度に加熱した金属片を押し当てることにより、前記フランジ部に凹凸形状を転写するステップをさらに有するプラスチックレンズの製造方法。
   ことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。

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