WO2016051851A1

WO2016051851A1 - レンズ、レンズの製造方法、及び投射装置

Info

Publication number: WO2016051851A1
Application number: PCT/JP2015/063801
Authority: WO
Inventors: 英周井藤
Original assignee: 富士フイルム株式会社
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2016-04-07
Also published as: JPWO2016051851A1; CN106687275A; JP6163612B2

Abstract

　光軸方向にみて少なくとも一つの割線に沿って円形をカットしてなる非円形に形成され、割線Ｌに沿って延びる端面を有するレンズであって、端面は、薄肉領域と、端面の延在方向に薄肉領域の両側に隣設された厚肉領域と、を有し、厚肉領域の各々に、レンズの表面及び裏面に沿う縁部を除いて、少なくとも一つの被押圧部が設けられている。

Description

レンズ、レンズの製造方法、及び投射装置

　本発明は、レンズ、レンズの製造方法、及び投射装置に関する。

　特許文献１に記載されたレンズは、光軸方向にみて略矩形状に形成された両凸レンズであり、長手方向に沿う端面の各部の厚みは、中央部で厚く、長手方向の両端に向けて単調に薄くなっており、端面には、この端面の輪郭に略相似な凸形状部又は凹形状部が設けられている。

　そして、特許文献１に記載されたレンズの製造方法は、上記レンズを樹脂の射出成形によって製造するものであり、上記の凸形状部又は凹形状部を成形する型が可動な圧縮駒とされており、射出成形時に凸形状部又は凹形状部は圧縮駒によって圧縮される。それにより、厚みの偏差による体積収縮量に差が生じることを抑制し、レンズ面の形状精度を高めている。

日本国特開平１０－１３３００４号公報

　特許文献１に記載されたレンズは、両凸の比較的単純な形状のレンズであるが、近年では、レンズの光学性能を高めるべく、レンズ面が例えば非球面形状など比較的複雑な形状に形成される傾向にある。

　本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、レンズ面が非球面形状に形成されるレンズの形状精度を高めることを目的とする。

　本発明の一態様のレンズは、光軸方向にみて少なくとも一つの割線に沿って円形をカットしてなる非円形に形成され、上記割線に沿って延びる端面を有するレンズであって、上記端面は、薄肉領域と、この端面の延在方向に上記薄肉領域の両側に隣設された厚肉領域と、を有し、上記厚肉領域の各々に、このレンズの表面及び裏面に沿う縁部を除いて、少なくとも一つの被押圧部が設けられている。

　また、本発明の一態様のレンズの製造方法は、光軸方向にみて少なくとも一つの割線に沿って円形をカットしてなる非円形に形成され、上記割線に沿って延びる端面を有するレンズを射出成形によって製造するレンズの製造方法であって、上記端面は、薄肉領域と、この端面の延在方向に上記薄肉領域の両側に隣設された厚肉領域と、を有するものであり、射出成形時に、上記厚肉領域の各々において、このレンズの表面及び裏面に沿う縁部を除き、上記厚肉領域の少なくとも一部を押圧する。

　また、本発明の一態様の投射装置は、上記レンズを少なくとも１枚以上有する。

　本発明によれば、レンズ面が非球面形状に形成されるレンズの形状精度を高めることができる。

（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の実施形態を説明するための、レンズの一例の構成を示す図である。図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のレンズの端面の構成を示す図である。図２の端面の変形例の構成を示す図である。図２の端面の他の変形例の構成を示す図である。図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のレンズの製造に用いられる射出成形型の一例の構成を示す図である。（Ａ），（Ｂ）は図５の射出成形型を用いたレンズの製造方法を示す図である。本発明の実施形態を説明するための、レンズの他の例の構成を示す図である。

　図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の実施形態を説明するための、レンズの一例の構成を示す。図１（Ａ）はレンズの平面図、図１（Ｂ）はレンズの正面図、図１（Ｃ）はレンズの側面図である。

　図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すレンズ１は、光軸方向にみて割線Ｌに沿って円形をカットしてなる非円形に形成され、割線Ｌに沿って延びる端面２を有する。割線Ｌとは、円周と二点で交わる直線である。なお、図示の例では、レンズ１は、一つの割線Ｌによってカットされた非円形状に形成されているが、例えば光軸を挟んで対称をなす二本の割線など、二以上の割線でカットされた非円形状に形成されていてもよい。

　端面２は、薄肉領域３と、端面２の延在方向に薄肉領域３の両側に隣設された厚肉領域４，５と、を有する。図示の例では、レンズ１の一方の光学面６が、光軸を含み端面２に垂直な面Ｓを境に略対称な凸曲面に形成され、他方の光学面７が面Ｓを境に略対称な凹曲面に形成されており、薄肉領域３は面Ｓに交差し、面Ｓを境に略対称に形成されており、厚肉領域４，５もまた、薄肉領域３を挟んで略対称に形成されている。

　薄肉領域３及び厚肉領域４，５の境界は、薄肉領域３の最小厚みの１／２以上の距離で端面２の輪郭を内側にオフセットした場合に、一方の光学面６に沿うオフセット線６ａと、他方の光学面７に沿うオフセット線７ａとの交点を通る線分によって定義することができる。

　なお、薄肉領域３の最小厚みとは、レンズ１の一方の光学面６に沿う輪郭線と他方の光学面７に沿う輪郭線とに内接する円Ｃ１の最小直径の値を言い、最小直径を与える円の内側を薄肉領域３の最小厚みを与える部位とする。

　図２は、端面２の構成を示す。

　厚肉領域４，５の各々には、レンズ１の一方の光学面６及び他方の光学面７に沿う縁部８を除き、少なくとも一つの被押圧部９が設けられている。被押圧部９は、詳細は後述するが、樹脂の射出成形によって形成されるレンズ１の射出成形の過程で押圧される部位である。

　レンズ１の射出成形で樹脂は型と接触する表面側から冷却固化され、各部の冷却速度はレンズ１の各部の肉厚に関連する。厚肉領域４，５の各々の縁部８を除く領域に被押圧部９を設けることにより、先行して固化する薄肉領域３や縁部８に阻害されることなく、流動性を保った状態にある樹脂を押圧することができる。かかる観点から、縁部８は、薄肉領域３の最小厚みＴｍｉｎの１／２以上の厚みを有することが好ましい。

　図示の例では、厚肉領域４，５の各々から縁部８を除いた領域全体が被押圧部９とされているが、被押圧部９は図２に示めした例に限られるものではない。例えば図３に示すように、厚肉領域４，５の各々から縁部８を除いた領域の一部分に設けられていてもよく、また、図４に示すように、厚肉領域４，５の各々から縁部８を除いた領域に分散して複数設けられていてもよい。また、被押圧部９は、端面２に凹状に形成されていてもよいし、端面２に凸状に形成されていてもよいし、端面２に略面一に形成されていてもよい。

　ここで、被押圧部９の少なくとも一部は、厚肉領域４，５の各々の最大厚みを与える部位に含まれていることが好ましい。厚肉領域４，５の各々の最大厚みを与える部位を押圧することにより、レンズ１の射出成形の過程で、より確実に流動性を保った状態にある樹脂を押圧することができる。

　なお、厚肉領域４，５の最大厚みとは、レンズ１の一方の光学面６に沿う輪郭線と他方の光学面７に沿う輪郭線とに内接する円Ｃ２の最大直径の値を言い、最大直径を与える円の内側を厚肉領域４，５の最大厚みを与える部位とする。

　図５は、レンズ１の製造に用いられる射出成形型の一例の構成を示す。

　図５に示す射出成形型１０は、上型１１と、下型１２と、入れ子１３とを有する。

　上型１１にはレンズ１の一方の光学面６を成形する成形面１４が設けられており、下型１２にはレンズ１の他方の光学面７を成形する成形面１５が設けられている。そして、入れ子１３には、レンズ１の端面２を成形する成形面１６が設けられている。

　入れ子１３は、上型１１、下型１２、及び入れ子１３によって囲まれるキャビティ１７に充填される樹脂を押圧する圧縮駒１８を有する。圧縮駒１８は、上型１１及び下型１２の型開き方向と略直交する方向に進退可能に入れ子１３に支持されており、圧縮駒１８の先端面１９は成形面１６に露呈している。圧縮駒１８の前進によって、キャビティ１７に充填された樹脂は適宜圧縮される。入れ子１３もまた、圧縮駒１８の進退方向に移動可能に上型１１及び下型１２に支持されている。

　圧縮駒１８は、レンズ１の端面２の厚肉領域４，５の各々に設けられる被押圧部９を形成するものであり、図示は省略するが、入れ子１３には、厚肉領域４の被押圧部９に対応する少なくとも一つの圧縮駒１８、及び厚肉領域５の被押圧部９に対応する少なくとも一つの圧縮駒１８がそれぞれ設けられる。

　なお、成形面１６及び圧縮駒１８の先端面１９を粗面としてもよい。それによれば、成形面１６によって成形されるレンズ１の端面２、及び圧縮駒１８の先端面１９によって成形される被押圧部９を粗面とすることができ、端面２及び被押圧部９で発生する光の反射を抑制することができる。

　また、上記の射出成形型１０の構成は一例であり、下型１２に成形面１６を設け、下型１２によって圧縮駒１８を進退可能に支持してもよい。又は、上型１１に成形面１６を設け、上型１１によって圧縮駒１８を進退可能に支持してもよい。

　図６（Ａ），（Ｂ）は、射出成形型１０を用いたレンズ１の製造方法を示す。

　図６（Ａ）に示すように、ゲート２０からキャビティ１７に樹脂Ｍが充填される。ゲート２０は、レンズ１の光学面６，７をそれぞれ成形する成形面１４，１５、及びレンズ１の端面２を成形する成形面１６を除くキャビティ１７の表面に開口して設けられ、図示の例では、成形面１６とは反対側のキャビティ１７の外周縁部に設けられている。

　キャビティ１７に樹脂Ｍが充填された後、図６（Ｂ）に示すように、樹脂Ｍが冷却固化する前に圧縮駒１８を徐々に前進させて樹脂Ｍを圧縮し、冷却固化に伴う樹脂Ｍの体積収縮を補って保圧する。それにより、樹脂Ｍが固化してなるレンズ１にヒケが生じることが抑制され、レンズ１の形状精度を高めることができる。

　レンズ１におけるヒケは、厚い部位ほど、また、ゲート２０から遠い部位ほど顕著に発生するところ、レンズ１の端面２の厚肉領域４，５の各々に被押圧部９を形成するように圧縮駒１８によって樹脂Ｍを押圧することにより、ヒケの発生を効果的に抑制することができる。

　そして、上記のとおり、樹脂Ｍは型と接触する表面側から冷却固化され、各部の冷却速度は各部の肉厚に関連するところ、厚肉領域４，５の各々の縁部８を除く領域に被押圧部９を設けるように圧縮駒１８によって樹脂Ｍを押圧することにより、先行して固化する薄肉領域３や縁部８に阻害されることなく、流動性を保った状態にある樹脂Ｍを押圧することができる。

　厚肉領域４，５が薄肉領域３を挟んで略対称に形成されているレンズ１の射出成形では、厚肉領域４の被押圧部９及び厚肉領域５の被押圧部９もまた、薄肉領域３を挟んで略対称に設けられる。それによれば、厚肉領域４の被押圧部９に対応する圧縮駒１８による樹脂Ｍの押圧と、厚肉領域５の被押圧部９に対応する圧縮駒１８による樹脂Ｍの押圧とが均衡し、ヒケの発生を一層効果的に抑制することができる。

　なお、図６（Ａ）に示した樹脂Ｍの充填工程において、例えば圧縮駒１８の先端面１９が成形面１６に略面一に配置されている場合に、厚肉領域４，５の各々の被押圧部９は端面２に凹状に形成され、圧縮駒１８の先端面１９が成形面１６よりも後退されるほどに、被押圧部９は端面２に略面一に、又は凸状に形成される。

　射出成形型１０からレンズ１を取り外す際に、被押圧部９が凹状に形成される場合には圧縮駒１８を後退させ、被押圧部９が凸状に形成される場合には入れ子１３を後退させればよい。

　上述したレンズ１を備えた光学機器の一例として、ＬＣＤ（liquid crystal display）パネルなどの画像表示素子を更に備える投射装置では、レンズ１の形状精度が高いので、レンズ１を通して画像表示素子により投射される画像の画質を高めることができる。

　以上、レンズ１を例に本発明を説明したが、レンズ１の構成は例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、適宜な変形や変更を施すことが可能である。

　例えば図７に示すレンズ１０１は、光学面１０６，１０７のいずれもが、光軸を含み端面１０２に垂直な面Ｓを境に略対称な凹曲面に形成されているものであり、端面１０２は、面Ｓに交差する薄肉領域１０３と、端面１０２の延在方向に薄肉領域１０３の両側に隣設された厚肉領域１０４，１０５とを有する。厚肉領域１０４，１０５の各々の縁部１０８を除く領域には被押圧部１０９が設けられており、レンズ１０１の射出成形で被押圧部１０９を形成するように樹脂を押圧することにより、ヒケの発生を抑制し、レンズ１０１の形状精度を高めることができる。

　以上説明したとおり、本明細書に開示されたレンズは、光軸方向にみて少なくとも一つの割線に沿って円形をカットしてなる非円形に形成され、上記割線に沿って延びる端面を有するレンズであって、上記端面は、薄肉領域と、この端面の延在方向に上記薄肉領域の両側に隣設された厚肉領域と、を有し、上記厚肉領域の各々に、このレンズの表面及び裏面に沿う縁部を除いて、少なくとも一つの被押圧部が設けられている。

　また、本明細書に開示されたレンズは、上記被押圧部の少なくとも一部は、上記厚肉領域の最大厚みを与える部位に含まれる。

　また、本明細書に開示されたレンズは、上記縁部が、上記薄肉領域の最小厚みの１／２以上の厚みを有する。

　また、本明細書に開示されたレンズは、上記薄肉領域の両側に隣接された上記厚肉領域は、上記薄肉領域を挟んで対称をなし、上記厚肉領域の各々に設けられた上記被押圧部もまた、上記薄肉領域を挟んで対称をなす。

　また、本明細書に開示されたレンズは、上記被押圧部が粗面加工されている。

　また、本明細書に開示されたレンズの製造方法は、光軸方向にみて少なくとも一つの割線に沿って円形をカットしてなる非円形に形成され、上記割線に沿って延びる端面を有するレンズを射出成形によって製造するレンズの製造方法であって、上記端面は、薄肉領域と、この端面の延在方向に上記薄肉領域の両側に隣設された厚肉領域と、を有するものであり、射出成形時に、上記厚肉領域の各々において、このレンズの表面及び裏面に沿う縁部を除き、上記厚肉領域の少なくとも一部を押圧する。

　また、本明細書に開示されたレンズの製造方法は、上記厚肉領域の最大厚みを与える部位の少なくとも一部を押圧する。

　また、本明細書に開示されたレンズの製造方法は、上記縁部の厚みを上記薄肉領域の最小厚みの１／２以上の厚みとする。

　また、本明細書に開示されたレンズの製造方法は、上記薄肉領域の両側に隣接された上記厚肉領域は、上記薄肉領域を挟んで対称をなすものであり、上記厚肉領域の各々を、上記薄肉領域を挟んで対称に押圧する。

　また、本明細書に開示されたレンズの製造方法は、上記厚肉領域の各々に対する押圧によって上記厚肉領域を粗面とする。

　また、本明細書に開示された投射装置は、上記レンズを少なくとも１枚以上有する。

　本発明は、特にレンズ等に適用して利便性が高く、有効である。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１４年９月３０日出願の日本特許出願（特願２０１４－２０００７８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１　レンズ
２　端面
３　薄肉領域
５　厚肉領域
６　光学面（表面）
７　光学面（裏面）
８　縁部
９　被押圧部
Ｌ　割線

Claims

　光軸方向にみて少なくとも一つの割線に沿って円形をカットしてなる非円形に形成され、前記割線に沿って延びる端面を有するレンズであって、
　前記端面は、薄肉領域と、該端面の延在方向に前記薄肉領域の両側に隣設された厚肉領域と、を有し、
　前記厚肉領域の各々に、該レンズの表面及び裏面に沿う縁部を除いて、少なくとも一つの被押圧部が設けられているレンズ。
　請求項１記載のレンズであって、
　前記被押圧部の少なくとも一部は、前記厚肉領域の最大厚みを与える部位に含まれるレンズ。
　請求項１又は２記載のレンズであって、
　前記縁部は、前記薄肉領域の最小厚みの１／２以上の厚みを有するレンズ。
　請求項１から請求項３のいずれか一項記載のレンズであって、
　前記薄肉領域の両側に隣接された前記厚肉領域は、前記薄肉領域を挟んで対称をなし、
　前記厚肉領域の各々に設けられた前記被押圧部もまた、前記薄肉領域を挟んで対称をなすレンズ。
　請求項１から請求項４のいずれか一項記載のレンズであって、
　前記被押圧部は粗面加工されているレンズ。
　光軸方向にみて少なくとも一つの割線に沿って円形をカットしてなる非円形に形成され、前記割線に沿って延びる端面を有するレンズを射出成形によって製造するレンズの製造方法であって、
　前記端面は、薄肉領域と、該端面の延在方向に前記薄肉領域の両側に隣設された厚肉領域と、を有するものであり、
　射出成形時に、前記厚肉領域の各々において、該レンズの表面及び裏面に沿う縁部を除き、前記厚肉領域の少なくとも一部を押圧するレンズの製造方法。
　請求項６記載のレンズの製造方法であって、
　前記厚肉領域の最大厚みを与える部位の少なくとも一部を押圧するレンズの製造方法。
　請求項６又は請求項７記載のレンズの製造方法であって、
　前記縁部の厚みを前記薄肉領域の最小厚みの１／２以上の厚みとするレンズの製造方法。
　請求項６から請求項８のいずれか一項記載のレンズの製造方法であって、
　前記薄肉領域の両側に隣接された前記厚肉領域は、前記薄肉領域を挟んで対称をなすものであり、
　前記厚肉領域の各々を、前記薄肉領域を挟んで対称に押圧するレンズの製造方法。
　請求項６から請求項９のいずれか一項記載のレンズの製造方法であって、
　前記厚肉領域の各々に対する押圧によって前記厚肉領域を粗面とするレンズの製造方法。
　請求項１から請求項５のいずれか一項記載のレンズを少なくとも１枚以上有する投射装置。