JP2008100481A - 絞り一体型レンズ、及び、その製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、低背化を図ることができる絞り一体型レンズとその製造方法を提供する。
【解決手段】レンズ部１１ａの一方の面に対応する第１金型と、絞り部１２ｂに対応する第２金型とを型閉めさせて形成される絞り部成形用キャビティに遮光性を有する第１樹脂材料を注入し、固化させて、絞り部１２ｂを一次成形する。次に、第２金型を取り外し、絞り部１２ｂを保持させた状態の第１金型と、レンズ部１１ａの他方の面に対応する第３金型とを型閉めさせて形成されるレンズ部成形用キャビティに光透過性を有する第２樹脂材料を注入し、固化させ、絞り部１２ｂと一体となったレンズ部１１ａを二次成形して絞り一体型レンズ１０を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、絞り一体型レンズと、その製造方法に関する。

現在、銀塩カメラやデジタルカメラやビデオカメラ等の装置に搭載されたレンズは、入射光束の不要な部分を遮断するために、絞りを一箇所または複数箇所に備えている。

例えば、特許文献１では、レンズの絞りをレンズの片面もしくは両面に印刷または貼り付ける技術が開示されている。

しかし、特許文献１の技術では、レンズに絞り貼り付ける場合には、絞りの厚さ分のスペースを確保する必要があった。そのため、光学系を低背化、小型化する点で問題があった。また、レンズが小型化してくると光軸に対する絞り穴の中心ずれの許容精度も厳しくなってくるため組み立て工程が複雑化するなどの問題があった。
実開昭６２−１６４６１７号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、低背化、小型化することが可能な絞り付きレンズと、その製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る絞り一体型レンズの製造方法は、
レンズ部と絞り部とを有する光学レンズを一体に製造する方法であって、
前記レンズ部の一方の面に対応する第１金型と、前記絞り部に対応する第２金型とを型閉めさせて形成される絞り部成形用キャビティに遮光性を有する第１樹脂材料を注入し、固化させて、前記絞り部を一次成形する一次成形ステップと、
前記一次成形ステップの後に、前記第２金型を取り外し、前記絞り部を保持させた状態の前記第１金型と、前記レンズ部の他方の面に対応する第３金型とを型閉めさせて形成されるレンズ部成形用キャビティに光透過性を有する第２樹脂材料を注入し、固化させ、前記絞り部と一体となったレンズ部を二次成形する二次成形ステップと、を備える、
ことを特徴とする。

例えば、前記第１金型又は前記第２金型は、第１射出口を有し、
前記一次成形ステップで、前記第１射出口から前記絞り部成形用キャビティに第１樹脂材料を注入し、前記絞り部を一次成形し、
前記第１金型又は前記第３金型は、第２射出口を有し、
前記二次成形ステップで、前記第２射出口から前記レンズ部成形用キャビティに第２樹脂材料を注入し、前記絞り部と一体となったレンズ部を二次成形する、
ことを特徴としてもよい。

例えば、前記第２金型は、ナイフエッジ状の端部を備える絞り部に対応し、
前記一次成形ステップで、前記ナイフエッジ状の端部を備える絞り部を成形する、
ことを特徴としてもよい。

本発明の第２の観点に係る絞り一体型レンズは、
遮光性を有する第１樹脂材料で一次成形された絞り部と、
光透過性を有する第２樹脂材料で二次成形され、二色成形法により前記絞り部と一体となったレンズ部と、を備える、
ことを特徴とする。

例えば、前記絞り部と前記レンズ部とは面一である、
ことを特徴としてもよい。

例えば、前記絞り部は、ナイフエッジ状の端部を備える、
ことを特徴としてもよい。

例えば、前記絞り部は反射を防止する加工が施されている、
ことを特徴としてもよい。

例えば、前記絞り部は、前記レンズ部の周縁面を被う、
ことを特徴としてもよい。

本発明によると、低背化、小型化することが可能な絞り付きレンズと、その製造方法を提供できる。

（第１の実施形態）
以下、図１〜１１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る絞り一体型レンズ１０とその製造方法を説明する。

先ず、絞り一体型レンズ１０を説明する。絞り一体型レンズ１０は、両面に凸レンズ面を備え、その一方のレンズ面に絞りを備える。ここで、図１（ａ）は、絞り一体型レンズ１０の絞り部１２ｂが付属している一方のレンズ面を正面から見た図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における矢視断面図である。図１（ｃ）は、他方のレンズ面を正面から見た図である。

図１（ａ）と図１（ｂ）に示すように、絞り一体型レンズ１０は、レンズ部１１ａと絞り部１２ｂとから構成され、レンズ部１１ａと絞り部１２ｂとは二色成形法により一体となっている。図１（ａ）に示されるレンズ部１１ａの部分が透光領域であり、一方のレンズ面である。また、絞り部１２ｂの部分が遮光領域である。図１（ｃ）に示される面は、絞りがない他方のレンズ面である。

レンズ部１１ａは、ポリメタクリル酸メチル樹脂等のアクリル樹脂やポリカーボネートなどで形成され、光透過性を有し、両面に凸レンズを備える。

絞り部１２ｂは、カーボンブラックを含ませた液晶ポリマーやポリエチレンテレフタレートやポリカーボネートやポリブチレンテレフタレートなどで形成され、遮光性を有する。絞り部１２ｂは、レンズ部１１ａと面一に形成される。絞り部１２ｂは、絞り一体型レンズ１０に入射する光束の周縁部を遮断する開口絞りとして機能する。

次に、図２〜１１を参照して、絞り一体型レンズ１０の製造方法を説明する。

絞り一体型レンズ１０の製造には、図２に示す金型２０と金型３０と、図７に示す金型４０とを使用する。

図２に示すように金型２０は、可動型板２０ｂに対してコア型２０ａが挿入されて構成されている。コア型２０ａは絞り一体型レンズ１０における絞り部１２ｂの内側表面を成形するための面２１を備える。

金型３０は、図２に示すように、絞り一体型レンズ１０におけるレンズ部１１ａの一方のレンズ面及び絞り部１２ｂの外側表面を成形するための面３３備える。

金型２０と金型３０とは、図３に示すように型閉めする。金型２０と金型３０とを型閉めさせると、絞り部１２ｂを成形するための一次成形用空間１３（キャビティ）が画成される。なお、一次成形用空間１３は図３に示す中心線Ａ−Ａを回転中心としてリング状に形成されている。

図３に示すように、金型２０は、一次成形材料注入口２２を備える。一次成形材料注入口２２に一次成形材料を注入することによって、金型２０と金型３０とが型閉めするときに画成される一次成形用空間１３に一次成形材料を注入することができる。

図２に示すように金型３０は樹脂注入口３１と樹脂注入口３２を備える。一次成形材料注入口２２には樹脂注入口３１を介して一次成形材料を注入することができる。また、金型３０は、絞り一体型レンズ１０の絞り部１２ｂ側のレンズ面を形成するための面３３を備える。

図７に示すように金型４０は、可動型板４０ｂに対してコア型４０ａが挿入されて構成されている。コア型４０ａは、レンズ部１１ａの他方のレンズ面を成形するための面４１を備える。

また、金型４０は、すでに成形が完了している一次成形材料との干渉を防ぐための逃げである一次成形材料干渉防止逃げ４２と、二次成形材料注入口４３とを備える。二次成形材料注入口４３は樹脂注入口３２を介して二次成形材料を金型内に注入することができる。

金型３０と金型４０とは、図８に示すように型閉めする。金型３０と金型４０とを型閉めさせると、レンズ部１１ａを成形する際の空間１４が画成される。二次成形材料注入口４３に二次成形材料を注入することによって、金型３０と金型４０とが型閉めするときにできる空間に二次成形材料を注入することができる。

金型２０と金型４０とは、例えばレンズ１０の光軸方向に鉛直なＸＹ平面を考えたときに、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に並んで配置されており、金型２０または金型４０のどちらか一方が金型３０に対して型閉めする際には、もう一方は金型２０上から退避する。

例えば金型２０と金型４０とがＸ軸方向に並んで配置されていた場合に、金型２０と金型３０とが型閉めする場合には、金型４０はＸ軸方向のいずれかの位置に退避する。同様に金型３０と金型４０とが型閉めする場合には金型２０はＸ軸方向のいずれかの位置に退避する。

次に、上記成形装置を使用する絞り一体型レンズ１０の製造方法を説明する。

先ず、図２，３に示すように金型２０と金型３０とを型閉めする。

図３、４に示すように、金型３０の樹脂注入口３１に一次成形材料を注入して、一次成形用空間１３内に射出充填する。ここで、一次成形材料とは、上記で述べた、絞り１２を形成する、炭素を含ませた液晶ポリマーやポリエチレンテレフタレートやポリカーボネートやポリブチレンテレフタレートなどである。

一次成形空間内に射出充填した一次成形材料を冷却固化させて、絞り１２（一次成形品）を一次成形する。次に、図６に示すように、絞り１２が金型３０に付着させた状態で、金型２０を離間させる。ここで、形成された絞り１２は、図６（ａ）に示すように、絞り部１２ｂと一次成形材料を一次成形材料注入口２２に注入した際に形成される絞り部ランナー１２ａとで構成された形状をしている。なお、絞り部ランナー１２ａは別工程において除去される。

図７，８に示すように、絞り部１２が保持された状態の金型３０と金型４０とを型閉めさせる。なお、このとき金型３０上には絞り部ランナー１２ａも付着した状態にあるが、金型４０に形成された一次成形材料干渉防止逃げ４２と絞り部ランナー１２ａが嵌め合う形で接合するため金型４０と金型３０との型閉めに不具合は発生しない。

金型３０と金型４０とを型閉めさせると、レンズ部１１ａを成形する際の二次成形用空間１４（キャビティ）が画成される。

なお、金型２０の中心と金型４０の中心とは図１に示すＸ軸方向に所定量だけ離されて配置されている。金型２０と金型３０とが型閉めする位置関係にある状態、すなわち金型２０と金型３０との金型中心が合致している状態において、次に金型３０と金型４０とを型閉めしようとする場合には、金型２０を所定量だけ移動させて金型４０を金型２０と型閉め可能な位置に位置決めする。所定の量とは、例えば金型２０と金型３０とを型閉めする場合に金型４０が干渉して型閉め不良を起こすことがない距離のことを言う。

従って、金型２０と金型３０とが型閉めされているときには、金型４０の金型中心は金型３０の金型中心からＸ軸方向に所定量離れた位置に退避しており、逆に金型３０と金型４０とが型閉めされている場合には、金型２０の金型中心は金型３０の金型中心からＸ軸方向に所定量離れた位置に退避している。

ここで、図９に示すように、金型３０の二次成形材料注入口３２に二次成形材料を注入して、二次成形用空間１４内に射出充填する。ここで、二次成形材料とは、上記で述べたレンズ部１１ａを形成するポリメタクリル酸メチル樹脂等のアクリル樹脂やポリカーボネートなどである。

二次成形空間１４内に射出充填した二次成形材料を冷却固化させて、レンズ部１１ａ（二次成形品）を二次成形する。この様にして、一次成形材料から形成される絞り部１２ｂと二次成形材料から形成されるレンズ部１１ａとが一体となった絞り一体型レンズ１０が製造される。

後は、図１０（ａ）に示すように、金型４０を離間して、絞り一体型レンズ１０を取り出す。ここで、形成された絞り一体型レンズ１０は、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、絞り部１２ｂと絞り部ランナー１２ａ、レンズ部１１ａと二次成形材料を二次成形材料注入口４３に注入した際に形成されるレンズ部ランナー１１ｂとで構成された形状をしている。なお、絞り部ランナー１２ａ及びレンズ部ランナー１１ｂは別工程において除去される。

この様に、本発明の第１の実施形態に係る絞り一体型レンズ１０とその製造方法によればレンズに絞りが含まれている構造になっているので、絞りの厚さ分の配置スペースを考慮せずに鏡筒を設計できるので、光学系を低背化、小型化することが可能である。

また、金型によって高精度にレンズの光軸と絞り穴の中心を位置決めすることが可能になるので、従来では厳しい許容精度に対しても容易に対応することが可能となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、凸レンズの片方の凸面のみに絞りをつけたが、図１１（ｃ）に示す絞り一体型レンズ１００のように、凸レンズの周縁面も絞り部１２０の一部分で覆うことによって、凸レンズの周縁面においても遮光することができる。

絞り一体型レンズ１００は、レンズ１１０と、絞り１２０とから構成され、レンズ１１０と、絞り１２０とは二色成形法により一体化している。

以下、図１１（ａ）と図１１（ｂ）とを参照して、第２の実施形態に係る絞り一体型レンズ１００の製造方法を説明する。

第１の実施形態では、レンズの周縁面となる部分から一次成形材料と二次成形材料とを射出充填したが、第２の実施形態に係る絞り一体型レンズ１００は、周縁面が絞り１２０で覆われており、第１の実施形態に係る絞り一体型レンズ１０と同様な方法は使用できない。

絞り一体型レンズ１００の製造には、図１１（ａ）に示す金型２００と金型３００と、図１１（ｂ）に示す金型４００とを使用する。

図１１（ａ）に示すように、金型３００は、樹脂注入口３１０と樹脂注入口３２０とを備える。樹脂注入口３１０に一次成形材料を注入することによって、金型２００と金型３００とが型閉めするときに画成される一次成形用空間に一次成形材料を注入することができる。

金型４００は、二次成形材料注入口４１０を備える。金型３００と金型４００とは、図１１（ｂ）に示すように型閉めする。絞り部１２０を保持した状態の金型３００と、金型４００と、を型閉めさせると、レンズ１１０を二次成形する際の空間（キャビティ）が画成される。二次成形材料注入口３２０に二次成形材料を注入することによって、金型３００と金型４００とが型閉めするときにできる空間（キャビティ）に二次成形材料を注入することができる。

次に、上記成形装置を使用する絞り一体型レンズ１００の製造方法を説明する。

先ず、図１１（ａ）に示すように金型２００と金型３００とを型閉めさせる。

金型３００の樹脂注入口３１０に第１の実施形態と同様な一次成形材料を注入して、一次成形用空間内に射出充填する。

一次成形空間内に射出充填した一次成形材料を冷却固化させて、絞り１２０（一次成形品）を一次成形する。次に、絞り１２０が金型３００に付着した状態で、金型２００を離間させる。

図１１（ｂ）に示すように、絞り１２０が付着した状態の金型３００と金型４００とを型閉めさせると、レンズ１１０（二次成形品）を成形する際の二次成形用空間（キャビティ）が画成される。そして、金型３００の樹脂注入口３２０から第１の実施形態と同様な二次成形材料を注入して、二次成形用空間内に射出充填する。

二次成形空間内に射出充填した二次成形材料を冷却固化させて、レンズ１１０を成形する。この様にして、一次成形材料から形成される絞り１２０と二次成形材料から形成されるレンズ１１０とが一体化した絞り一体型レンズ１００が製造される。なお、絞り１２０のランナー及びレンズ１１０のランナーは別工程において除去される。

後は、金型４００を離間して、絞り一体型レンズ１００を取り出す。

この様に、本発明の第２の実施形態に係る絞り一体型レンズ１００とその製造方法によれば、レンズの周縁面においても遮光することができる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

第１と第２の実施形態において、レンズは凸レンズであったが、凸レンズに限定されるものではなく、図１２（ａ）と図１２（ｂ）に示すように、凹レンズであってもよい。

また、図１２（ｃ）と図１２（ｄ）に示すように、絞り部の遮光領域と透光領域とを分ける部分をナイフエッジ状にしてもよい。このようにすると図６（ｂ）に示す絞り部壁面１２ｃにより発生する光の乱反射を最小限に抑えることができる。これにより、フレアやゴースト等、画像を劣化させる要素の発生を最小限に抑えることができるのでよりシャープな画像を得ることができる。例えば、図１２（ｃ）に示す絞り一体型レンズ３０００は、レンズ３１００とナイフエッジ状の絞り３２００とから構成される。

また、ナイフエッジ状の絞り３２００の成形には、図１３に示すように、絞り一体型レンズ３０００における絞り３２００の内側表面を成形する金型３３００と、絞り３２００の外側表面を成形する金型３４００と、を使用する。金型３３００と金型３４００とを型閉めさせ、画成される一次成形用空間３５００に樹脂注入口３４１０から射出充填し、冷却固化させて、絞り３２００（一次成形品）を一次成形する。その後の二次成形の過程は、上記実施形態と同様である。

さらに、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）に示すように光路に影響しない範囲で絞り部（一次成形品）の領域を拡大しても良い。このようにすると、絞りの厚さを極端に薄くする必要がなくなり成形性が向上する。

また、絞り部の表面が粗くするなどして反射を防止する加工を施してもよい。これにより、フレア及びゴーストを抑制することができる。

なお、絞り部の表面を粗くする場合、光の入射側の表面や、図６（ｂ）に示す絞り部壁面１２ｃの表面にとどまらずレンズ部１１ａと絞り部１２ｂとの接合面を粗くしても良い。

また、第１の実施形態において、金型３０の樹脂注入口３１より一次成形材料を注入し、絞り部１２ｂを成形し、樹脂注入口３２より二次成形材料を注入し、レンズ部１１ａを成形した。

しかし、例えば、金型２０に一次成形材料注入口を備えさせ、絞り部１２ｂを成形し、金型４０に二次成形材料注入口を備えさせ、レンズ部１１ａを成形するようにしてもよい。この様に、結果的に、絞り一体型レンズが成形されれば、三つの金型の内のどの金型に一次成形材料注入口と二次成形材料注入口とを配置してもよい。

また、第２の実施形態においても、結果的に、絞り一体型レンズが成形されれば、三つの金型の内のどの金型に一次成形材料注入口と二次成形材料注入口とを配置してもよい。

（ａ）第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの正面図である。（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ線における矢視断面図である。（ｃ）第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの背面図である。 第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの製造方法を示す断面図である。 第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの製造方法を示す断面図である。 第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの製造方法を示す断面図である。 第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの製造方法を示す断面図である。 （ａ）第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの絞りの正面図である。（ｂ）図６（ａ）のＢ−Ｂ線における矢視断面図である。 第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの製造方法を示す断面図である。 第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの製造方法を示す断面図である。 第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの製造方法を示す断面図である。 （ａ）第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの製造方法を示す断面図である。（ｂ）図１０（ｃ）のＣ−Ｃ線における矢視断面図である（ｃ）第１の実施形態に係る絞り一体型レンズの正面図である。 （ａ）第２の実施形態に係る絞り一体型レンズの製造方法を示す断面図である。（ｂ）第２の実施形態に係る絞り一体型レンズの製造方法を示す断面図である。（ｃ）第２の実施形態に係る絞り一体型レンズの断面図である。 （ａ）絞り一体型レンズの応用例の断面図である。（ｂ）絞り一体型レンズの応用例の断面図である。（ｃ）絞り一体型レンズの応用例の断面図である。（ｄ）絞り一体型レンズの応用例の断面図である。 図１２（ｃ）に示す絞り一体型レンズを製造する金型の断面図である。

符号の説明

１０ 絞り一体型レンズ
１１ レンズ（二次成形品）
１１ａ レンズ部
１１ｂ レンズ部ランナー
１２ 絞り（一次成形品）
１２ａ 絞り部ランナー
１２ｂ 絞り部
１３ 一次成形用空間（キャビティ）
１４ 二次成形用空間（キャビティ）
２０ 金型
２０ａ コア型
２０ｂ 可動型板
２１ 面
２２ 一次成形材料注入口
３０ 金型
３１ 樹脂注入口
３２ 樹脂注入口
３３ 面
４０ 金型
４０ａ コア型
４０ｂ 可動型板
４１ 面
４２ 一次成形材料干渉防止逃げ
４３ 二次成形材料注入口
１００ 絞り一体型レンズ
１１０ レンズ（二次成形品）
１２０ 絞り（一次成形品）
２００ 金型
２００ａ コア型
２００ｂ 可動型板
３００ 金型
３１０ 樹脂注入口
３２０ 樹脂注入口
４００ 金型
４００ａ コア型
４００ｂ 可動型板
１０００ 絞り一体型レンズ
２０００ 絞り一体型レンズ
３０００ 絞り一体型レンズ
３１００ レンズ（二次成形品）
３２００ 絞り（一次成形品）
３３００ 金型
３３００ａ コア型
３３００ｂ 可動型板
３４００ 金型
３４１０ 樹脂注入口
３４２０ 樹脂注入口
３５００ 一次成形用空間（キャビティ）
４０００ 絞り一体型レンズ

Claims (8)

1. レンズ部と絞り部とを有する光学レンズを一体に製造する方法であって、
   前記レンズ部の一方の面に対応する第１金型と、前記絞り部に対応する第２金型とを型閉めさせて形成される絞り部成形用キャビティに遮光性を有する第１樹脂材料を注入し、固化させて、前記絞り部を一次成形する一次成形ステップと、
   前記一次成形ステップの後に、前記第２金型を取り外し、前記絞り部を保持させた状態の前記第１金型と、前記レンズ部の他方の面に対応する第３金型とを型閉めさせて形成されるレンズ部成形用キャビティに光透過性を有する第２樹脂材料を注入し、固化させ、前記絞り部と一体となったレンズ部を二次成形する二次成形ステップと、を備える、
   ことを特徴とする絞り一体型レンズの製造方法。
2. 前記第１金型又は前記第２金型は、第１射出口を有し、
   前記一次成形ステップで、前記第１射出口から前記絞り部成形用キャビティに第１樹脂材料を注入し、前記絞り部を一次成形し、
   前記第１金型又は前記第３金型は、第２射出口を有し、
   前記二次成形ステップで、前記第２射出口から前記レンズ部成形用キャビティに第２樹脂材料を注入し、前記絞り部と一体となったレンズ部を二次成形する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の絞り一体型レンズの製造方法。
3. 前記第２金型は、ナイフエッジ状の端部を備える絞り部に対応し、
   前記一次成形ステップで、前記ナイフエッジ状の端部を備える絞り部を成形する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の絞り一体型レンズの製造方法。
4. 遮光性を有する第１樹脂材料で一次成形された絞り部と、
   光透過性を有する第２樹脂材料で二次成形され、二色成形法により前記絞り部と一体となったレンズ部と、を備える、
   ことを特徴とする絞り一体型レンズ。
5. 前記絞り部と前記レンズ部とは面一である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の絞り一体型レンズ。
6. 前記絞り部は、ナイフエッジ状の端部を備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載の絞り一体型レンズ。
7. 前記絞り部は反射を防止する加工が施されている、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の絞り一体型レンズ。
8. 前記絞り部は、前記レンズ部の周縁面を被う、
   ことを特徴とする請求項４乃至７の何れか一項に記載の絞り一体型レンズ。

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