(57)【要約】【課題】  製造を煩雑化することなく、光学素子の光学面の変形を低減して良好な光学性能が得られる光学素子、光学素子の成形金型及び光学素子の成形方法を得ることを目的とする。【解決手段】  光学面１８を有する光学面部と光学面部の周囲に光学面部を保持する光学面保持部１７とを有する光学素子において、光学面保持部１７の外周に、光学面保持部１７の平面から切り欠いた直線状の切り欠き部１１ａが２箇所形成し、一方の切り欠き部１１ａにキャビティ流入路部５ａがつながり、他方の切り欠き部１１ａにキャビティ流出路部１５ａがつながる成型品１６の構成とし、ゲートカッタでキャビティ流入路部５ａ及びキャビティ流出路部１５ａを切断する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学面を有する光学面部と上記光学面部の周囲に上記光学面部を保持する光学面保持部とを有する光学素子において、
上記光学面保持部の外周の少なくとも２箇所に、上記光学面保持部の平面から直線状に切り欠いた切り欠き部が形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
上記光学面保持部の外周が多角形であることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
上記切り欠き部の端面につながるゲートカットにより切断された切断部を有し、上記切断部の切断部分が、上記光学面の中心軸を中心とした上記光学面保持部の最外周部を通る円内に存在することを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項４】
光学面を有する光学面部と上記光学面部の周囲に上記光学面部を保持する光学面保持部とを有する光学素子を成形する固定側の型と可動側の型とを備え、上記固定側の型に上記可動側の型を突き合わせることによって、上記光学素子が成形されるキャビティと、上記キャビティの外周からキャビティ内に流動性の成形材料が流入するキャビティ流入路と、上記キャビティ流入路に上記成形材料が流れ込む成形材料流路と、上記キャビティの外周から上記成形材料が流出するキャビティ流出路と、上記キャビティ流出路に流出した上記成形材料が溜まる成形材料溜りとを形成する光学素子成型用金型であって、
上記可動側の型内部から上記成形材料流路及び上記成形材料溜りそれぞれへ押し出すことができるようにした突き出し部を上記可動側の型に設けると共に、
上記固定側の型及び可動側の型の上記光学面保持部を形成する外周であり上記キャビティ流入路及び上記キャビティ流出路につながる部分に直線状の凸部を設けて、上記光学面保持部の外周の平面から直線状に切り欠いた切り欠き部が上記キャビティ流入路及び上記キャビティ流出路につながる部分の上記光学面保持部に形成されるようにしたことを特徴とする光学素子成型用金型。
【請求項５】
上記キャビティ流入路の上記キャビティへの入り口の位置と上記キャビティ流出路の上記キャビティからの出口の位置とが、上記光学面部の中心軸に対して対称の位置にあることを特徴とする請求項４記載の光学素子成型用金型。
【請求項６】
上記成形材料溜りに、上記固定側の型及び上記可動側の型の空気を外部に逃がすガス逃し溝を設けたことを特徴とする請求項４記載の光学素子成型用金型。
【請求項７】
上記成形材料溜りを複数個設けたことを特徴とする請求項４記載の光学素子成型用金型。
【請求項８】
上記請求項４〜７のいずれか光学素子成型用金型を用いて、光学面を有する光学面部と上記光学面部の周囲に上記光学面部を保持する光学面保持部とを有する光学素子部、上記キャビティ流入路により成形された上記光学素子部につながるキャビティ流入路部、上記キャビティ流出路により形成された上記キャビティ流出路部を備えた成型品を成形し、上記キャビティ流入路部と、上記キャビティ流出路部を切断する光学素子の成形方法において、
上記キャビティ流入路部及びキャビティ流出路部の切断部の位置が、上記光学面の中心軸を中心とした上記光学面保持部の最外周部を通る円内に存在するようにしたことを特徴とする光学素子の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学素子、光学素子成形用金型及び光学素子の成形方法に関し、詳しくは、プラスチックレンズ等のプラスチック成形品からなる光学素子において、成形金型からの離型とゲート切断による変形を低減するのに好適な、光学素子、光学素子成形用金型及び光学素子の成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素子として、成形金型を用いて、この成形金型に形成されたキャビティ内に樹脂材料等の成形材料を充填することにより成形する光学素子、いわゆるプラスチックレンズが提案されている。また、このようなプラスチックレンズを成形するための光学素子の成形金型及び光学素子の成形方法が提案されている。
【０００３】
上記のようなプラスチックレンズの成形において、成形金型に成形された光学素子を成形金型から離形することが必要になるが、特許文献１に記載されている方法では、成形金型のキャビティ内に、光学素子の外径部に少なくとも１箇所の外方側に突出されたタグ部を形成するためのタグ形成用の凹部を形成し、成形された光学素子の光学面に周囲のタグ部及びゲートに形成されたランナ部を、成形金型に設けた突出しピンで押圧することにより離形し、ゲートカッタ（切断機）によりゲートとタグ部を切断している。
【０００４】
【特許文献１】特開平２００２−２００６４７号公報（第４−６頁、図５−６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような従来の光学素子の成形においては、ゲート部の切断、あるいはゲート部とタグ部の切断における切断応力により光学面が変形するため、良好な光学特性の光学素子を実現できないという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、製造を煩雑化することなく、光学素子の光学面の変形を低減して良好な光学特性が得られる光学素子、光学素子の成形金型及び光学素子の成形方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る光学素子は、光学面を有する光学面部と上記光学面部の周囲に上記光学面部を保持する光学面保持部とを有する光学素子において、
上記光学面保持部の外周の少なくとも２箇所に、上記光学面保持部の平面から直線状に切り欠いた切り欠き部が形成されているものである。
【０００８】
この発明に係る光学素子成型用金型は、光学面を有する光学面部と上記光学面部の周囲に上記光学面部を保持する光学面保持部とを有する光学素子を成形する固定側の型と可動側の型とを備え、上記固定側の型に上記可動側の型を突き合わせることによって、上記光学素子が成形されるキャビティと、上記キャビティの外周からキャビティ内に流動性の成形材料が流入するキャビティ流入路と、上記キャビティ流入路に上記成形材料が流れ込む成形材料流路と、上記キャビティの外周から上記成形材料が流出するキャビティ流出路と、上記キャビティ流出路に流出した上記成形材料が溜まる成形材料溜りとを形成する光学素子成型用金型であって、
上記可動側の型内部から上記成形材料流路及び上記成形材料溜りそれぞれへ押し出すことができるようにした突き出し部を上記可動側の型に設けると共に、
上記固定側の型及び可動側の型の上記光学面保持部を形成する外周であり上記キャビティ流入路及び上記キャビティ流出路につながる部分に直線状の凸部を設けて、上記光学面保持部の外周の平面から直線状に切り欠いた切り欠き部が上記キャビティ流入路及び上記キャビティ流出路につながる部分の上記光学面保持部に形成されるようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る光学素子の成型方法は、上記この発明に係る光学素子成型用金型を用いて、光学面を有する光学面部と上記光学面部の周囲に上記光学面部を保持する光学面保持部とを有する光学素子部、上記キャビティ流入路により成形された上記光学素子部につながるキャビティ流入路部、上記キャビティ流出路により形成された上記キャビティ流出路部を備えた成型品を成形し、上記キャビティ流入路部と、上記キャビティ流出路部を切断する光学素子の成形方法において、
上記キャビティ流入路部及びキャビティ流出路部の切断部の位置が、上記光学面の中心軸を中心とした上記光学面保持部の最外周部を通る円内に存在するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る光学素子及び光学素子成型用金型によれば、製造を煩雑化することなく、光学素子の光学面の変形を低減して、良好な光学特性の光学素子が得られるようにすることができる。
【００１１】
この発明に係る光学素子の成型方法によれば、キャビティ流入路部及びキャビティ流出路部の切断後の残り部が光学素子の最大外径を超えないようにしているので、光学素子を鏡筒へ組み込み易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示す成形金型の断面図であり、図では上半分に含まれる複数の成形部の１個の断面を示し対称形の下半分を省略している。図１において、成形金型１２は、突き合せ面（パーティングラインＡ）を境として固定側の型１３と可動側の型１４から構成されている。固定側の型１３は、ベース６と、ベース６に嵌め込まれた光学駒７とを備え、可動側の型１４は、ベース８と、ベース８に嵌め込まれ光学素子の他方の光学面が形成された光学駒９を備えている。光学駒７及び９は、光学面を有する光学部と光学面を取り巻き光学部を保持する光学面保持部とを有する光学素子を成型するためのキャビティ１を形成する。さらに、光学駒７及び９の光学面保持部を成型する両端部に紙面と垂直方向に延びた直線状の突起が設けられ、キャビティ１の光学面保持部の形成部に凸部１１を形成している。
【００１３】
ベース６及び８には、流動状態の成形材料を充填するために、金型流入口３、成形材料流路２、成形材料流路２につながりキャビティ１に成形材料を流入させるキャビティ流入路５、キャビティ１から成形材料の余分が流出するキャビティ流出路１５、成形材料の余分が溜まる成形材料溜り４、固定側の型１３と可動側の型１４から外部に空気を逃がすエア逃がし溝１９が設けられている。
【００１４】
可動側の型１４には、キャビティ１側へ押し出すことができるようにした突き出しピン（突き出し部）１０が設けられている。
【００１５】
固定側の型１３および可動側の型１４の材料は、特に限定はされないが、例えば冷間金型用合金工具鋼（ＳＫＤ−１１）、ステンレス鋼（ＳＵＳ−４２０、ＳＵＳ−４４０）などの鋼材が用いられる。
【００１６】
図２は、図１の成形金型を用いて光学素子を成形するための成形方法を説明する工程断面図である。
まず、図２（ａ）に示したように金型流入口３から成形材料３ａを充填する。好ましくは、キャビティ流入路５のキャビティ１への入り口の位置とキャビティ流出路１５のキャビティ１からの出口の位置を、キャビティ１の光学面形成部Ｆの中心軸に対して対称の位置に配置する。このように対称に配置することにより、充填する際に、キャビティ１内の光学面形成部Ｆにおいて成形材料の流れが対称性を失わないようにすることができる。また、エア逃がし溝１９を成形材料の最終充填位置となる成形材料溜り４に設けることにより、キャビティ１内において空気の巻き込みを防止し、ウエルドラインが形成されるのを防止することができる。
【００１７】
その後、成形金型１２内にて、保圧工程、冷却工程を経て、図２（ｂ）に示したように、可動側の型１４が固定側の型１３から離れる「型開き」がなされ、図２（ｃ）に示したように成形材料流路部２ａと、成形材料溜り部４ａとが、突き出しピン１０により押圧されて、可動側の型１４より離型される。このように、直接キャビティ１内の光学素子を押圧せず、樹脂流入部２ａと成形材料溜り部４ａにおいて押圧して離型するので、光学面１８の離形による変形が防止される。
【００１８】
図３は、図１に示した成形金型を用いて成形した成形品を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。成形品１６は、成形材料として、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）が用いられ、上下に光学面１８を有する光学面部と、光学面部の外周に光学面部を保持する光学面保持部１７が形成され（光学面部と光学面保持部１７とを合わせた部分を光学素子部という）、光学面保持部１７の端部に平面から直線状に切り欠いた切り欠き部１１ａが形成され、切り欠き部１１ａの端面は平面状に形成されている。また、切り欠き部１１ａの一方の端面にはキャビティ流入路部５ａと、キャビティ流入路部５ａにつながる成形材料流路部２ａとが形成され、切り欠き部１１ａの他方の端面にはキャビティ流出路部１５ａと、キャビティ流出路部１５ａにつながる成形材料溜り部４ａが形成されている。
【００１９】
光学面保持部１７の外周の平面部において強度的に弱い切り欠き部１１ａを設け、キャビティ流入路部５ａ及びキャビティ流出路部１５ａを切断する際にかかる応力を切り欠き部１１ａに集中させて切り欠き部１１ａ周辺を変形させるようにしたので、光学面１８への変形を防ぐことができる。
【００２０】
図４は、切り欠き部の深さ及びキャビティ流入路部及びキャビティ流出路部の厚さを説明する断面図、図５は、切り欠き部の位置及びゲートカッタによる切断の位置を説明する平面図である。光学面保持部１７の厚さをＬ１、キャビティ流入路部５ａ及びキャビティ流出路部１５ａの厚さをＬ４、光学保持部１７の一方の平面での切り欠き部１１ａの深さをＬ２、光学保持部１７の他方の平面での切り欠き部１１ａの深さをＬ３とした時、
（Ｌ１／５）≦Ｌ４≦Ｌ１
０＜Ｌ２＋Ｌ３＜（Ｌ１−Ｌ４）
の関係が成り立つようにする。キャビティ流入路部５ａ及びキャビティ流出路部１５ａの厚さＬ４は、離形時における樹脂流入部２ａと成形材料溜り部４ａの押圧力に耐えるように設定する必要があり、好ましくは、Ｌ１／５以上とする。
【００２１】
成形品１６において、光学面保持部１７は、少なくとも２つの切り欠き部１１ａが配置される。例えば、光学面保持部１７が円形の光学面１８を取り囲む円形状の場合には、成形品１６は成形材料流路部２ａと成形材料溜り部４ａを合わせた数量と同数の切り欠き部１１ａを持ち、各切り欠き部１１ａの端面は光学面保持部１７の円の中心を中心とした同一円上に形成する。
【００２２】
成形材料流路部２ａを１箇所、成形材料溜り部４ａを１箇所で構成した光学素子の形状（図３）は、円形状の光学保持部１７の外周に対して、１箇所の成形材料流路部２ａと１箇所の成形材料溜り部４ａを合わせて２箇所の切り欠き部１１ａにおける端面を持っており、図５に示したように、光学面１８の中心と光学面保持部１７の中心とが同軸にあり、光学面１８の半径をＬ５、光学面１８と光学面保持部１７の中心から２箇所の端面までの垂直距離をＬ６、光学面保持部１７の半径をＬ７とした時、Ｌ５＝Ｌ６となる場合は、２箇所に光学面保持部１７も切り欠き部１１ａも存在しない状態で、Ｌ６＝Ｌ７となる場合は、光学面保持部１７は存在するが切り欠き部１１ａが形成されていない状態であるので、これを除き、
Ｌ５＜Ｌ６＜Ｌ７
の関係式が成り立つようにし、キャビティ流入路部５ａとキャビティ流出路部１５ａとのなす角は１８０°とする。
【００２３】
この光学素子が離型された後、図５の切断部Ｂに示す位置において、ゲートカッタによって切断される。切断部Ｂの位置は、光学面保持部１７の切り欠き部１１ａの端面から破線で示す円の間（切断部Ｂが破線で示す光学面保持部１７の径の円を出ない範囲）に設定する。
【００２４】
このように切り欠き部１１ａを設けることによってゲートカッタによる切断時の応力が切り欠き部１１ａに集中し、切断における応力が光学面１８にまで及ばず、光学面１８の変形が防止される。
【００２５】
また、切断部Ｂの位置を上記の範囲とすることによって、キャビティ流入路部５ａ及びキャビティ流出路部１５ａの切断後の残り部が光学素子の最大外径を超えないので、残り部が鏡筒の内径と干渉することがなく、光学素子を鏡筒への組み込む作業が容易になる。さらに、光学素子を組み合わせる際に、ゲートカッタによる切断の跡により回転方向の位置決めを行うことができ、組み立てのばらつきを抑制することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２を示す成形品の主要部の平面図であり、図７は、切り欠き部の位置及びゲートカッタによる切断位置を説明する平面図である。この実施の形態２では、成形材料流路部２ａが１箇所、樹脂溜り部４ａが２箇所設けられている。このように、樹脂溜り部４ａを２箇所とすることにより、樹脂溜り部４ａを小さくすることができ成形金型１２をちいさくすることができる。
【００２７】
図６に示したように、円形状の光学面保持部１７の外周に対して、３箇所の切り欠き部１１ａを持っており、図７に示したように、光学面１８の中心と光学面保持部１７の中心が同軸にあり、光学面１８の半径をＬ５、光学面１８と光学面保持部１７の中心から３箇所の直線状の切り欠き部１１ａの端面までの垂直距離をＬ６、光学面保持部１７の半径をＬ７とした時、Ｌ５＝Ｌ６となる場合は、３箇所に光学面保持部１７も切り欠き部１１ａも存在しない状態で、Ｌ６＝Ｌ７となる場合は、光学面保持部１７は存在するが切り欠き部１１ａが形成されていない状態であるので、これを除き、
Ｌ５＜Ｌ６＜Ｌ７
の関係式が成り立つようにし、キャビティ流入路部５ａとキャビティ流出路部１５ａ、及びキャビティ流出路部１５ａ同士のなす角は１２０°とする。
【００２８】
この光学素子が離型された後、図７に示す切断部Ｂの位置において、ゲートカッタによって切断される。切断部Ｂの位置は、切り欠き部１１ａの端面から破線で示す円の間（切断部Ｂが光学面保持部１７の径円である破線で示す円を出ない範囲）に設定する。
【００２９】
このように切り欠き部１１ａを設けることによってゲートカッタによる切断時の応力が切り欠き部１１ａに集中し、切断における応力が光学面１８にまで及ばず、光学面１８の変形が防止される。
【００３０】
また、切断部Ｂの位置を上記の範囲とすることによって、キャビティ流入路部５ａ及びキャビティ流出路部１５ａの切断後の残り部が光学素子の最大外径を超えることがないので、残り部が鏡筒の内径と干渉せず、光学素子を鏡筒への組み込む作業が容易になる。さらに、光学素子を組み合わせる際に、ゲートカッタによる切断の跡により回転方向の位置決めを行うことができ、組み立てのばらつきを抑制することができる。
【００３１】
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３を示す成形品の主要部の平面図であり、図９は、切り欠き部の位置及びゲートカッタによる切断位置を説明する平面図である。
【００３２】
この実施の形態３は、光学面保持部１７が正多角形状の場合であり、成形材料流路部２ａと成形材料溜り部４ａは正多角形の辺につながるようにし、その合計数は正多角形の辺の数よりも少なく構成される。成形材料流路部２ａと成形材料溜り部４ａは光学面保持部１７の中心軸に対して回転対称に配置し、光学面保持部１７の成形材料流路部２ａ及び成形材料溜り部４ａ側それぞれに切り欠き部１１ａを設ける。一方の切り欠き部１１ａにキャビティ流入部５ａを介して成形材料流路部２ａがつながり、他方の切り欠き部１１ａにキャビティ流出部１５を介して成形材料溜り部４ａがつながる。
【００３３】
図８では、光学面保持部１７が正六角形の場合を示しており、成形材料流路部２ａが１箇所、成形材料溜り部４ａが１箇所で、成形材料流路部２ａと成形材料溜り部４ａとの成す角は１８０゜の成型品の形状を示している。この成型品は離型された後、図９に示した切断部Ｂにおいて、ゲートカッタによって切断される。切断部Ｂの位置は、切り欠き部１１ａの端面から破線で示す円（光学面保持部１７の各頂点を通る円）の間（切断部Ｂが破線で示す円を出ない範囲）に設定する。光学面保持部１７が正六角形のものを用いることにより、正六角形の辺を利用することができる。
【００３４】
このように切り欠き部１１ａを設けることによってゲートカッタによる切断時の応力が切り欠き部１１ａに集中し、切断における応力が光学面１８にまで及ばず、光学面１８の変形が防止される。
【００３５】
また、切断部Ｂの位置を上記の範囲とすることによって、キャビティ流入路部５ａ及びキャビティ流出路部１５ａの切断後の残り部が光学素子の最大外径を超えることがないので、鏡筒の内径と干渉せず、光学素子を鏡筒へ組み込む作業が容易になる。さらに、光学素子を組み合わせる際に、ゲートカッタによる切断の跡により回転方向の位置決めを行うことができ、組み立てのばらつきを抑制することができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態３では、光学面保持部１７が正多角形の場合を示したが、正多角形に限られるものではなく、辺の長さが異なる多角形でもよい。この場合、切断位置Ｂは、光学面の中心軸を中心とした光学面保持部の最外周を通る円を超えないようにようにすればよい。
【００３７】
また、上記実施の形態１〜３において、切り欠き部１１ａを光学面保持部１７の上下両平面に設ける場合を示しが、光学面保持部１７の両平面のいずれか一方の面に設けるようにしてもよい。
【００３８】
また、成形材料としてＰＣ樹脂の他に、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、シクロポリオレフィン樹脂（ＣＯＰ）、脂環式メタクリレート等を適用することができ、特に限定されるものではない。また、プラスチック材料に限定されるものでもなくガラス等、流動性が得られる材料であれば適用することができる。
【００３９】
また、光学素子の光学面を形成する主面部は、一方の曲率と他方の曲率が同じになっているが、一方の曲率が他方の曲率よりも大きくてもよいし、また、小さくてもよい。
【００４０】
また、光学面は両面とも凸面となった場合を示したが、両面が凸面に限定されるわけではなく、両面が凹面の光学素子、凸面または凹面を一面のみ有する光学素子、凸面と凹面を有するメニスカスレンズのような光学素子にも適用できる。
【００４１】
また、面形状は球面に限定されるものではなく、非球面や自由曲面でも良い。また、プリズムのように平面で形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
この発明に係る光学素子、光学素子成形用金型及び光学素子の成形方法は、携帯電話用カメラのレンズ、車載用カメラのレンズ及びその製造等に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施の形態１を示す成形金型の断面図である。
【図２】図１の成形金型を用いて光学素子を成形するための成形方法を説明する工程断面図である。
【図３】図１に示した成形金型を用いて成形した成形品を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図４】切り欠き部の深さ及びキャビティ流入路部及びキャビティ流出路部の厚さを説明する断面図である。
【図５】実施の形態２における切り欠き部の位置及びゲートカッタによる切断位置を説明する平面図である。
【図６】この発明の実施の形態２を示す成形品の主要部の平面図である。
【図７】実施の形態２における切り欠き部の位置及びゲートカッタによる切断位置を説明する平面図である。
【図８】この発明の実施の形態３を示す成形品の主要部の平面図である。
【図９】実施の形態３における切り欠き部の位置及びゲートカッタによる切断位置を説明する平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  キャビティ、２  成形材料流路、２ａ  成形材料流路部、３  金型流入口、
３ａ  成形材料、４  成形材料溜り、４ａ  成形材料溜り部、５  キャビティ流入路、
５ａ  キャビティ流入路部、６，８  ベース、７，９  光学駒、１０  突出しピン、
１１  凸部、１１ａ  切り欠き部、１２  金型、１３  固定側の型、１４  可動側の型、
１５  キャビティ流出路、１５ａ  キャビティ流出路部、１６  成形品、
１７  光学面保持部、１８  光学面、１９  エア逃がし溝。
【図１】
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【図２】
2006227348.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006227348.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006227348.tif 000009
【図８】
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【図９】
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