(57)【要約】【課題】レンズの第１面と第２面の光軸中心が正確に合った非球面プラスチックレンズを、最も安価な多数個取りの射出成形金型によって製造する方法について提案するものである。【解決手段】レンズ１０は、入射面１１ａと射出面１２ａとの間で光軸方向に２つに分割する分割面１１ｂ，１２ｂを備え、分割面１１ｂ，１２ｂは、ともに平面である。射出面１２ａから分割面１２ｂまでの前部材１２と、分割面１１ｂから入射面１１ａまでの後部材１１とに分割されて別々に射出成形され、成形する樹脂は同じものである。射出成形された２つのレンズ部材（前部材１２と後部材１１）は、分割面１１ｂと１２ｂの間にＵＶ硬化接着剤が塗布されて合わされ、その状態で入射面１１ａと射出面１２ａの光軸中心合わせを行った後に紫外線が照射されてＵＶ硬化接着剤が固まり１つのレンズとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射面と射出面とを有する両面非球面プラスチックレンズにおいて、
前記入射面と前記射出面の間に前記射出面を有する前部材と前記入射面を有する後部材とに分割する分割面を備え、前記前部材と前記後部材を同一樹脂で成形して、前記前部材の分割面と前記後部材の分割面とを合わせた状態で前記入射面と前記射出面の光軸中心を合致させた後に接着固定したことを特徴とする両面非球面プラスチックレンズ。
【請求項２】
前記分割面は、平面であることを特徴とする請求項１記載の両面非球面プラスチックレンズ。
【請求項３】
前記分割面は、球面であることを特徴とする請求項１記載の両面非球面プラスチックレンズ。
【請求項４】
入射面と射出面とを有する両面非球面プラスチックレンズの製造方法において、
前記入射面と前記射出面の間で前記射出面を有する前部材と前記入射面を有する後部材とに分割して、前記前部材と前記後部材を同一樹脂で成形し、前記前部材の分割面と前記後部材の分割面とを合わせた状態で前記入射面と前記射出面の光軸中心を合致させた後に接着固定したことを特徴とする両面非球面プラスチックレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非球面プラスチックレンズの製造方法に関し、特に、レンズの第１面の中心と第２面の中心が殆ど一致した非球面プラスチックレンズを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学レンズは、下記特許文献１に開示されているような上型と下型によって構成された金型によって製造されるものが一般的である。上型と下型は、同一軸上で対向する一対の型板にそれぞれ取り付けられ、型板の一方に設けられたガイド軸が、他方に設けられたガイド穴に嵌合して位置決めされ、一方が摺動可能となっている。例えば、上型を摺動可能とした場合、下型には胴型が取り付けられ、レンズ成形面が設けられた下型本体部分が胴型に設けられた円筒穴に嵌合する。上型は、上型本体部分が胴型の円筒穴に嵌合し、円筒穴の内部で、上型に設けられたレンズ成形面が下型に設けられたレンズ成形面と同一軸上で対向してレンズ成形空間を形成する。下型に設けられたレンズ成形面上に、予め加熱されたガラス素材が置かれ、上型と下型が閉じることによって前記レンズ成形空間が形成され、前記ガラス素材にレンズ形状が転写される。
【０００３】
前述のような胴型にボールベアリングを用いて芯だしの精度向上を図ろうとする方法が下記特許文献２に記載されている。また、下記特許文献３には、胴型の外径を上型あるいは下型とテーパ嵌合させる方法が記載されているが、これは、より大きな部位で嵌合することによって精度向上を図ろうとするものである。更に、下記特許文献４には、レンズ面を形成する鏡面駒より熱線膨張係数の大きな材料の台座を用いて、成形時に締まり嵌めとなることで芯だしをする方法が記載されている。
【０００４】
また、非球面レンズの芯ズレを打ち消すため、レンズ装置の全体または一部が組みあがったところで、投影・撮像を行いながらある１ヶ所あるいは複数箇所のレンズを動かして偏芯調整を行う場合がある。全く調整を行わないよりは良好な像が得られるが、多くは、芯ズレのない非球面レンズを用いた場合に比べると像の劣化は避けられない。
【特許文献１】特開２００５−２０６４３０号公報
【特許文献２】特開２００４−２６２７３４号公報
【特許文献３】特開２００６−１３７１４２号公報
【特許文献４】特開平１１−０９０９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の特許文献１〜４に示されるように、レンズの第１面と第２面の中心を正確に合わせることはレンズを作る上で必須であるが、その成形は非常に難しい。個々の第1面あるいは第２面の型は、一体で加工されるため比較的形状制度は出やすいが、これを１つの型として組み合わせるときには、その姿勢合わせや中心合わせが難しい。これは、上型と下型が別体であるためで、ガイド等の加工精度、合い面のガタなどに起因する。加えて、非球面は球面に比べて形状測定が難しいため、成形したレンズの形状を直接測定して金型を修正することもある程度までしか出来ない。特に中心合わせについては、性能への影響が大きいにもかかわらず、光学面中心付近の曲率半径が大きいとどこが中心なのかさえ評価が難しい場合も多く、一般的に困難である。また、径の小さなレンズについては多数個取りの型で作る場合も多く、この場合は更に第1面第２面の位置合わせが難しくなる。
【０００６】
掛かる課題に対して、本発明は、レンズの第１面と第２面の光軸中心が正確に合った非球面プラスチックレンズを、最も安価な多数個取りの射出成形金型によって製造する方法について提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による非球面プラスチックレンズは、第１面（入射面）と第２面（射出面）との間で光軸方向に２つに分割する分割面を備える。前記第２面から前記分割面までの前部材と、前記分割面から前記第１面までの後部材とに分割されたそれぞれのレンズ部材は、同じプラスチック材料で射出成形される。射出成形された２つのレンズ部材（前部材と後部材）は、前記分割面で接合され、前記第１面と前記第２面の光軸中心合わせを行った後にＵＶ硬化接着剤などによって接着固定されて１つのレンズとされる。前記分割面の形状は、光軸位置調整が可能であればどのような形状でも良いが、平面であることが最も好ましく、次に球面が好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、成形される２つのレンズ部材は、一方の面のみが非球面であって、他方の面は平面あるいは球面であるから単純な形状であり、且つ鏡面である必要はないから、金型の一方は簡略化でき、多数個取り金型であっても成形し易く、成形後、第１面と第２面の光軸中心合わせを行ってから接着固定して１つのレンズにするので、第１面（入射面）と第２面（射出面）の光軸中心に殆どズレのない高精度な両面非球面プラスチックレンズを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態である両面非球面プラスチックレンズおよびその製造方法について説明する。図１に示すように、レンズ１０は、プロジェクタの投映レンズとして用いられるプラスチックレンズで、凹の非球面形状入射面１１ａと凸の非球面形状射出面１２ａを有し、前記入射面１１ａと前記射出面１２ａの間に分割面１１ｂ，１２ｂを有する。前記入射面１１ａを有する後部材１１の前記分割面１１ｂと、前記射出面１２ａを有する前部材１２の前記分割面１２ｂは、ともに平面にて形成されており、その間を透明なＵＶ硬化接着剤によって接着固定され一体となっている。前記後部材１１と前記前部材１２は、それぞれ射出成形金型によって成形される。前記後部材１１と前記前部材１２は、もともと１つのレンズとして設計されたものであるから、当然に、同一樹脂で成形される。前記後部材１１は、フランジ部１１ｆを備えている。
【００１０】
図２に示すように、レンズ１０を構成する部材の１つである前記後部材１１は、８個取り射出成形金型である可動型２０と固定型３０によって成形される。可動型２０には、前記後部材１１のレンズ形状スペース２１が８個掘り込まれているが、固定型３０は中央に溶けた樹脂を可動型２０に送り込むスプル孔３１があいているのみで、レンズ形状は掘り込まれていない。固定型３０には四隅にガイド軸３２が備えられている。可動型２０の四隅には、前記ガイド軸３２と嵌合するガイド穴２２が設けられ、前記ガイド軸３２がガイド穴２２を摺動して、可動型２０と固定型３０の開閉が行われる。
【００１１】
図３に示すように、可動型２０は、中央部分にレンズ成形スペース２１を設けているが、その中心には鏡面駒２３が嵌め込まれおり、この鏡面駒２３の先端に設けられた非球面形成面２３ａが後部材１１の成形時に入射面１１ａを形成する。鏡面駒２３の嵌め込まれた周囲にはフランジ形成面２０ｆが設けられている。フランジ形成面２０ｆは固定型３０とによって前記フランジ部１１ｆを形成する。一方、固定型３０のレンズ形成面は平面で良いから、鏡面駒を使用する必要がなく、ＰＬ面（金型合わせ面）３３全体が平面となっている。
【００１２】
図４に示すように、前記前部材１２を成形する可動型４０は、中央部分にレンズ成形スペース４１を設けているが、その中心には鏡面駒４３が嵌め込まれおり、この鏡面駒４３の先端に設けられた非球面形成面４３ａが前部材１２の成形時に射出面１２ａを形成する。一方、固定型５０のレンズ形成面は平面で良いから、鏡面駒を使用する必要がなく、ＰＬ面５３全体が平面となっている。
【００１３】
次に、このように構成された金型によって成形された前記後部材１１と前記前部材１２をＵＶ硬化接着剤によって一体化する時の偏芯調整方法について説明する。図５に示すように、偏芯調整装置６０は、レンズ１０を載せる前にレーザビーム６３がエリアセンサ６４上の定点に入射するように予め設定する。その後、前記後部材１１を偏芯調整装置６０の上に載せる。偏芯調整装置６０の上に載せられた前記後部材１１の前記分割面１１ｂの上にＵＶ硬化接着剤を塗布する。前記前部材１２を、前記分割面１２ｂを下にして分割面１２ｂに前記ＵＶ硬化接着剤が付着するように前記後部材１１の上に載せる。
【００１４】
偏芯調整装置６０への前記後部材１１と前記前部材１２の載置が済んだら、前記前部材１２に調整工具６２をセットする。このとき、前記前部材１２が前記後部材１１から浮かないようにするために、中央に孔のあいた錘（図示せず）を前記前部材１２の上に載せておくと良い。
【００１５】
次に、偏芯調整装置６０の上方からレーザビーム６３を入射させ、内部に配置されたエリアセンサ６４に対するレーザビーム６３の入射位置が定点に来るように調整工具６２を調節し、レンズ３０の偏芯調整を行う。調整工具６２は、被検物（この場合は前部材１２）の四方に配置されているので、被検物の位置を移動させることが出来る。
【００１６】
レーザビーム６３は、エリアセンサ６４上の定点に入射するように予め設定されており、前記後部材１１に対して前記前部材１２が偏芯している場合には、レーザビーム６３はエリアセンサ６４の定点から外れた位置に入射する。したがって、エリアセンサ６４からの出力によりレーザビーム６３の入射位置と定点の座標とをモニタ表示しておけば、前記前部材１２の偏芯量がレーザビーム６３の入射位置の定点座標からのズレ量として表示され、これらが合致するように前記調整工具６２によって前記前部材１２の外周を押圧して前記前部材１２を移動させればよい。
【００１７】
なお、エリアセンサ６４からの出力と定点座標とのズレ量及びズレの方向に基づいて演算し、自動的に前記調整工具６２の移動を制御することによって自動化を図ることも可能である。また、レーザビーム６３の代わりにコリメータからの平行ビームを用い、エリアセンサ６４の代わりに同位置にスクリーンを配置して、顕微鏡により平行ビームの入射位置と定点との合致を観察しながら前記前部材１２の偏芯調整を行うことも可能である。また、光線の方向を逆にして、エリアセンサ６４の代わりにチャート及びチャートの下側からチャートを照明する照明系を配置し、上方にスクリーンを配置して、スクリーンに投影されたチャートの像を観察しながら偏芯調整を行うことも可能である。
【００１８】
前記前部材１２の偏芯調整を行った後に、前記調整工具６２を調整後の位置に固定したまま前記前部材１２の上から前記ＵＶ硬化接着剤に紫外線を照射する。ＵＶ硬化接着剤が硬化した時点で前記前部材１２が前記後部材１１に固定され、ここに１つのレンズ１０が完成する。その後、前記調整工具６２を外す。接着剤の硬化の過程で、振動など外力が加わることがあっても、接着剤の硬化が完了するまで調整工具６２を調整後の位置に固定しておくので、前記前部材１２が調整後の位置からずれることはない。
【００１９】
前記実施形態におけるレンズ１０は、後部材１１と前部材１２の分割面１１ｂ，１２ｂが平面である場合について説明したが、前記レンズ１０の入射面１１ａまたは射出面１２ａの形状によっては、平面で分割することが出来ない時がある。この場合は、前記レンズ１０の厚さ方向の略中央部で分割する球面によって後部材と前部材に分割することが望ましい。
【００２０】
図６に示すように、レンズ７０は、凹の非球面形状入射面７１ａを備えた後部材７１と凸の非球面形状射出面７２ａを備えた前部材７２を、ＵＶ硬化接着剤によって接着し一体としたものである。前記後部材７１は前記前部材７２側に凸の分割面７１ｂを有し，前記前部材７２は前記後部材７１側に凹の分割面７２ｂを有する。前記分割面７１ｂと前記分割面７２ｂは、ともに同じＲの球面形状である。前記後部材７１と前記前部材７２は、それぞれ射出成形金型によって成形される。前記後部材７１は、フランジ部７１ｆを備えている。
【００２１】
前記実施形態は分割面を平面あるいは球面とした場合について説明したが、分割面の形状はこれに限るものではなく、どのような形状であっても良い。但し、前部材を後部材の上で移動させて偏芯調整するための移動が可能でなければならない。
【００２２】
前記実施形態では分割面の全面にＵＶ硬化接着剤を塗って前部材と後部材を一体化したが、本発明はこれに限るものではなく、前部材と後部材を一体化する方法はどのような方法を用いても良い。例えば、図７に示すように、レンズ８０を分割面８２ｂの周縁部に平面部８２ｄを設けた前部材８２と前記後部材７１によって構成しても良い。前記平面部８２ｄを前記後部材７１に当接させることによって、分割面７１ｂと分割面８２ｂの間に僅かな隙間８２ｃを形成し、ここにオイルを充填する。前記分割面７１ｂと前記分割面８２ｂの表面に例えば傷があったとしても、前記オイルによって影響が消されてしまう。前記平面部８２ｄはＵＶ硬化接着剤によって後部材７１に接着され、前記オイルは密閉される。
【００２３】
前記実施形態は、フランジ部１１ｆ，７１ｆを後部材１１，７１に設けたが、前部材１２，７２，８２に設けても良いし、前部材と後部材の両方に設けても良い。あるいは、フランジ部が全くなくても良い。
【００２４】
前記実施形態は、プロジェクタの投映レンズとして用いられる両面非球面について説明したが、本発明によるレンズの製造方法は、例えば、前記第１面（入射面）が球面である場合に採用しても問題なく、非球面である前記第２面（射出面）の中心を前記第１面の中心に合わせることを簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明によるレンズを半分にした時の斜視図である。
【図２】後部材を射出成形する固定型と可動型の斜視図である。
【図３】後部材を成形する部分の金型の部分断面図である。
【図４】前部材を成形する部分の金型の部分断面図である。
【図５】偏芯調整装置によって前部材の偏芯調整の説明図である。
【図６】別のレンズの断面図である。
【図７】別のレンズの断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０，７０，８０  レンズ
１１，７１  後部材
１１ａ  入射面
１１ｂ，１２ｂ，７１ｂ，７２ｂ，８２ｂ  分割面
１２，７２，８２  前部材
１２ａ  射出面
２０，４０  可動型
２３，４３  鏡面駒
３０，５０  固定型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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