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1. WO2020110918 - MATRICE DE MOULAGE DE PLAQUE DE LENTILLE EN RÉSINE

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明 細 書

発明の名称 樹脂レンズプレートの成形金型

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015  

課題を解決するための手段

0016   0017   0018   0019   0020   0021  

発明の効果

0022   0023   0024   0025   0026   0027  

図面の簡単な説明

0028  

発明を実施するための形態

0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077  

符号の説明

0078  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : 樹脂レンズプレートの成形金型

技術分野

[0001]
 本発明は、樹脂レンズプレートの成形金型であり、特に、薄肉形状であり、且つ複数のレンズが高精細に成形された樹脂レンズプレートを射出成形により形成するための樹脂レンズプレートの成形金型に関する。

背景技術

[0002]
 従来の樹脂レンズプレート100の製造方法として、図8(A)及び図8(B)に示す製造方法が知られている。図8(A)は、従来の樹脂レンズプレート100の製造方法を説明する上面図である。図8(B)は、従来の樹脂レンズプレート100の製造方法を説明する側面図である。
[0003]
 図8(A)に示す如く、樹脂レンズプレート100は、成形金型のキャビティ(図示せず)内に高温状態の流動化した樹脂を圧縮注入することで形成される。そして、樹脂レンズプレート100は、複数のレンズ101が行列状に配列されたレンズ形成領域102と、レンズ形成領域102の周囲に環状に形成されたレンズ組み立て領域103と、を有している。
[0004]
 このとき、キャビティ内には、樹脂注入ゲート(図示せず)を介して樹脂が充填されるため、樹脂レンズプレート100の側面104には、注入ゲート痕105が形成されている。そして、樹脂注入ゲートは、レンズ形成領域102の配置領域内であり、キャビティの中心部をカバーする様に配置されている。
[0005]
 図8(B)に示す如く、樹脂注入ゲートは、樹脂レンズプレート100の厚み方向においても、キャビティの中心部をカバーして配置されると共に、樹脂レンズプレート100の1/3程度の厚みにて形成されている。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 特許第4236418号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
 樹脂レンズプレート100では、最も厚くなるレンズの形成領域の厚みT3が、例えば、1.5mm程度であり、薄いキャビティ内に注入された樹脂は、キャビティ内を流動し難くなる。そして、図8(A)及び図8(B)に示すように、注入ゲート痕105の切欠き性を優先させ、樹脂注入ゲートを薄く、且つ、小さくすると、丸印106にて示すキャビティのコーナー部では、未充填領域が発生し易いという課題がある。
[0008]
 また、上記樹脂注入ゲート構造では、樹脂注入ゲートに近いキャビティの中心部側から先行して樹脂が充填されるため、丸印106にて示す領域等、キャビティの両端部側への樹脂の充填が遅れてしまう。そして、キャビティ内の樹脂注入ゲートに近い領域では、キャビティ全体の樹脂の充填が完了するまでの間、樹脂充填時の大きな保圧力が長い時間加わることとなる。
[0009]
 その結果、キャビティの中心部側と両端部側等では、樹脂に加わる内部応力分布差が大きくなり、樹脂レンズプレート100に反りが発生したり、偏肉が発生したりする恐れがある。特に、上記反り等が、レンズ形成領域102に発生した場合には、複屈折により映像に乱れを発生させるという課題がある。
[0010]
 更には、図9(A)は、狭い樹脂注入ゲート111により成形された樹脂レンズプレート110を説明する上面図である。図9(B)は、図9(A)に示す樹脂レンズプレート110のレンズ形成領域を拡大した説明図である。
[0011]
 図9(A)に示す如く、樹脂レンズプレート110は、紙面左側に樹脂注入ゲート111を有し、樹脂が矢印114にて示す方向にキャビティ(図示せず)内を流動し、充填されることで、樹脂レンズプレート110が成形される。そして、点線にて囲まれた領域がレンズ形成領域112であり、レンズ形成領域112の周囲にはレンズ組み立て領域113が形成されている。
[0012]
 樹脂注入ゲート111は、レンズ形成領域112の配置領域内であり、キャビティの中心部に配置されている。上述したように、この樹脂注入ゲート111の位置により、一点鎖線にて示すように、樹脂はキャビティの中心部側から先行して充填される。その結果、樹脂の充填方向に対して、キャビティの両端部側の領域では、キャビティの中心部側からも樹脂が廻り込み、樹脂が合流する領域となり易く、ウェルドが発生し易いという課題がある。
[0013]
 また、レンズ形成領域112の隣接するレンズ115同士が連続する形状では、樹脂が、型面の半球状の凹部にてキャビティ内のエアーを巻き込み易くなり、ウェルドが発生し易いという課題がある。また、個々のレンズ115同士の連続する領域では、矢印114にて示す樹脂の流動方向の後端部側にて、乱流が起り易く、個々のレンズ115にウェルド116が発生し易いという課題がある。
[0014]
 図9(B)では、レンズ形成領域112のレンズ115にウェルド116が発生している状況を図示している。個々のレンズ115にウェルド116が発生することで、浮遊映像に悪影響を及ぼしてしまう。そして、ウェルド116は、樹脂をキャビティ内に均一に流動させ、充填することで、その発生を回避出来ると考えらえるが、現状の成形金型の形状では難しいという課題がある。
[0015]
 本願発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、薄肉形状であり、且つ複数のレンズが高精細に成形された樹脂レンズプレートを射出成形により形成するための樹脂レンズプレートの成形金型を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0016]
 本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、第1の金型と第2の金型とを備え、前記第1の金型と前記第2の金型との間の連通空間は、ランナーと、前記ランナーと連通する樹脂注入ゲートと、前記樹脂注入ゲートと連通し、樹脂レンズプレートを成形するキャビティと、を有する樹脂レンズプレートの成形金型であって、前記キャビティは、少なくとも第1の主面または前記第1の主面と反対面の第2の主面に複数のレンズが行列状に形成されるレンズ形成領域と、前記レンズ形成領域の周囲に環状に形成されるレンズ組み立て領域と、を有する前記樹脂レンズプレートを成形する略6面体の空間であり、前記樹脂注入ゲートは、前記第1の主面を成形する前記第1の金型の型面と、前記第2の主面を成形する前記第2の金型の型面との間であり、前記略6面体の4つの側面のいずれか1つである第1の側面に対して連通し、前記樹脂注入ゲートと前記キャビティとの境界断面における前記樹脂注入ゲートの開口部において、前記開口部の前記第1の金型の前記型面と前記第2の金型の前記型面との間の厚み方向の開口幅は、前記キャビティの中心よりも前記キャビティの両端部に向けて広がり、前記樹脂注入ゲートの前記厚み方向に対して垂直方向の開口幅は、前記レンズ形成領域と同じ幅または前記レンズ形成領域よりも幅広く設けられ、前記ランナーは、前記キャビティの中心の延長線上にて前記樹脂注入ゲートと連通していることを特徴とする。
[0017]
 また、本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、前記連通空間は、前記第1の側面と対向して配設される前記略6面体の第2の側面に対して連通し、前記キャビティ内に充填された樹脂の一部を前記キャビティ外へと排出するための捨てタブと、を有し、前記捨てタブは、前記キャビティの中心をその開口領域のセンターとして少なくとも前記レンズ形成領域の一部に渡り配設されていることを特徴とする。
[0018]
 また、本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、前記レンズ組み立て領域を成形する前記キャビティには、少なくとも前記第1の金型の前記型面または前記第2の金型の前記型面に、前記樹脂注入ゲート側から前記捨てタブ側に向けて直線状に窪んだ一対の樹脂流動経路が設けられ、前記樹脂流動経路は、前記レンズ形成領域よりも幅広く設けられると共に、前記樹脂注入ゲートと連通していることを特徴とする。
[0019]
 また、本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、少なくとも前記レンズ形成領域の前記第1の金型の前記型面または前記第2の金型の前記型面には、前記レンズを成形するための複数の半球形状の凹部が形成されると共に、各前記凹部間には前記レンズ組み立て領域まで連続した平坦領域が形成されていることを特徴とする。
[0020]
 また、本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、前記平坦領域は粗面加工され、前記凹部は鏡面加工されていることを特徴とする。
[0021]
 また、本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、前記キャビティにおける前記第1の金型の前記型面と前記第2の金型の前記型面との間の厚み方向の開口幅は、前記キャビティの中心よりも前記キャビティの両端部に向けて広がっていることを特徴とする。

発明の効果

[0022]
 本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、第1の金型と第2の金型とを備え、第1の金型と第2の金型との間の連通空間は、ランナーと、ランナーと連通する樹脂注入ゲートと、樹脂注入ゲートと連通し、樹脂レンズプレートを成形するキャビティと、を有している。そして、樹樹脂注入ゲートは、略6面体のキャビティの4つの側面のいずれか1つである第1の側面に対して連通し、樹脂注入ゲートとキャビティとの境界断面における樹脂注入ゲートの開口部において、開口部の厚み方向の開口幅は、キャビティの中心よりもキャビティの両端部に向けて広がり、樹脂注入ゲートの厚み方向と垂直方向の開口幅は、レンズ形成領域と同じ幅またはレンズ形成領域よりも幅広く設けられている。この構造により、樹脂注入ゲートからキャビティ内へと注入される樹脂の量が出来る限り均一化することで、樹脂への内部応力分布差により、樹脂レンズプレートに反りが発生し、また、偏肉が発生したりすることが防止される。そして、樹脂レンズプレートが、光学製品としての高品質性を維持することができる。
[0023]
 また、本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、上記連通空間は、キャビティ内に充填された樹脂の一部をキャビティ外へと排出するための捨てタブと、を有している。この構造により、最初にキャビティ内に注入されることで、キャビティ内の空気を巻き込み易く、また、温度低下等により、ウェルドが発生し易い樹脂をキャビティ外部へと排出することができる。
[0024]
 また、本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、レンズ組み立て領域を成形するキャビティの領域には、樹脂注入ゲート側から捨てタブ側に向けて直線状に窪んだ一対の樹脂流動経路が設けられている。この構造により、キャビティの両端部では、キャビティの中心側より保圧力が弱くなるが、樹脂の流動性を高めることで、キャビティ全体に樹脂を出来る限り均一に充填することができる。
[0025]
 また、本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、第1の金型の型面または第2の金型の型面には、レンズを成形するための複数の半球形状の凹部が形成されると共に、各凹部間にはレンズ組み立て領域まで連続した平坦領域が形成されている。この構造により、樹脂充填時に、樹脂の流動方向におけるレンズの後端部にて、樹脂の流れに乱流が発生し難く、個々のレンズにウェルドが発生することが防止される。
[0026]
 また、本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、上記平坦領域は粗面加工され、凹部は鏡面加工されている。この構造により、樹脂レンズプレートのレンズ形成領域には、開口絞り機能を有する遮光部が形成され、高品質の浮遊映像を実現することができる。
[0027]
 また、本発明の樹脂レンズプレートの成形金型では、樹脂注入ゲートに続きキャビティ内においても、その厚み方向の開口幅が、キャビティの中心よりもキャビティの両端部に向けて広がることで、樹脂注入ゲートからキャビティ内へと注入される樹脂の量が出来る限り均一化することができる。

図面の簡単な説明

[0028]
[図1] 本発明の一実施形態に係る樹脂レンズプレートの成形金型を説明する(A)平面図、(B)平面図である。
[図2] 本発明の一実施形態に係る樹脂レンズプレートの成形金型を説明する断面図である。
[図3] 本発明の一実施形態に係る樹脂レンズプレートの成形金型を説明する断面図である。
[図4] 本発明の一実施形態に係る樹脂レンズプレートの成形金型を説明する断面図である。
[図5] 本発明の一実施形態に係る樹脂レンズプレートの成形金型への樹脂の充填状況を説明する(A)平面図、(B)平面図、(C)平面図、(D)断面図である。
[図6] 本発明の他の実施形態に係る樹脂レンズプレートを説明する(A)斜視図、(B)断面図である。
[図7] 本発明の他の実施形態に係る樹脂レンズプレートの成型金型を説明する(A)断面図、(B)断面図である。
[図8] 従来の樹脂レンズプレートの製造方法を説明する(A)上面図、(B)側面図である。
[図9] 従来の樹脂レンズプレートを説明する(A)上面図、(B)拡大説明図である。

発明を実施するための形態

[0029]
 以下、本発明の一実施形態に係る樹脂レンズプレートの成形金型10(以下、「成形金型10」と呼ぶ。)を図面に基づき詳細に説明する。尚、以下の説明では、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。
[0030]
 図1(A)は、本実施形態の成形金型10を説明する平面図である。図1(B)は、本実施形態の成形金型10の第1の金型11の型面11Aを説明する平面図である。尚、成形金型10のキャビティ13内における第2の金型12の型面12Aは、第1の金型11の型面11Aと同一の形状であり、第2の金型12(図2参照)の型面12A(図2参照)の説明は、第1の金型11の型面11Aの説明を参照し、その説明を省略する。
[0031]
 図1(A)に示す如く、成形金型10は、主に、第1の金型11と第2の金型12とから構成される。第1及び第2の金型11、12が当接することで、第1及び第2の金型11、12内には、樹脂31(図5(A)参照)が流動する、点線21にて示す連通空間22が形成されている。成形金型10の連通空間22には、主に、樹脂レンズプレート41(図6(A)参照)を成形するキャビティ13と、キャビティ13へ樹脂31を注入する樹脂注入ゲート14と、樹脂注入ゲート14と連通するランナー15と、キャビティ13と連通する捨てタブ16と、が形成されている。
[0032]
 成形金型10のキャビティ13は、略6面体の空間であり、キャビティ13の紙面前方側の側面に樹脂注入ゲート14が配設され、キャビティ13の紙面後方側の側面には捨てタブ16が配設されている。そして、樹脂注入ゲート14から注入された樹脂31は、キャビティ13の短手方向(紙面前後方向)に流動しながら、キャビティ13内を充填する。
[0033]
 樹脂注入ゲート14は、キャビティ13の紙面前方側の側面の長手方向(紙面左右方向)に渡り配設されている。そして、ランナー15と樹脂注入ゲート14との連通箇所が、キャビティ13の長手方向(紙面左右方向)の中心CLの延長線上に配設されている。
[0034]
 図1(B)に示す如く、第1の金型11の型面11Aは、レンズ形成領域44を形成する加工面11Bと、その加工面11Bを囲み、レンズ組み立て領域45を形成する加工面11Cと、を有している。そして、加工面11Bには、半球形状の微小レンズ成形用の凹部11Dが所定のピッチにて行列状に配列されている。詳細は後述するが、本実施の形態では、加工面11Bには、各凹部11Dの周囲を囲むように平坦領域11Eが形成されている。尚、本実施の形態では、各微小のレンズ47(図6(B)参照)は、半球形状であるが、例えば、非球面形状の場合でも良く、平面視において、例えば、円形状、6角形形状の場合でも良い。
[0035]
 また、レンズ組み立て領域45には、キャビティ13の短手方向(紙面前後方向)に、一対の樹脂流動経路17(図3参照)が、レンズ形成領域44よりも幅広く形成されている。樹脂流動経路17は、キャビティ13内の樹脂31の流れを良くするための領域であり、加工面11Cには、直線状の窪み領域11Fが形成されている。そして、窪み領域11Fの一端側は、樹脂注入ゲート14と連通している。一方、窪み領域11Fの他端側は、レンズ形成領域44の加工面11Bよりも捨てタブ16側(紙面後方側)に位置している。
[0036]
 図2は、図1(A)に示す成形金型10のA-A線方向の断面図であり、成形金型10の樹脂注入ゲート14を説明する図である。
[0037]
 図2では、樹脂注入ゲート14がキャビティ13(図1(A)参照)と連通する境界断面において、樹脂注入ゲート14の開口部14Aの形状を示している。図示したように、開口部14Aの短手方向(紙面上下方向)の開口幅W1は、キャビティ13の中心CLよりもキャビティ13の両端部の方が広くなるように形成されている。具体的には、第1の金型11の型面11Aは平坦面として形成され、第2の金型12の型面12Aはキャビティ13の中心CLを頂部とした傾斜面として形成されている。
[0038]
 また、開口部14Aの長手方向(紙面左右方向)の開口幅W2は、レンズ形成領域44よりも幅広く形成されている。つまり、樹脂注入ゲート14は、キャビティ13の長手方向(紙面左右方向)において、レンズ形成領域44の外側まで形成されている。
[0039]
 ここで、図1(B)に示す如く、ランナー15は、キャビティ13の中心CLの延長線上にて樹脂注入ゲート14と連通する。そして、樹脂注入ゲート14は、上記ランナー15との連通箇所から、図2に示す形状の開口断面積を徐々に広げながらキャビティ13と連通する。この構造により、ランナー15から最短距離となるキャビティ13の中心CLが、樹脂充填時の保圧力が強くなり、キャビティ13の両端側に向けてその保圧力が徐々に弱くなる。その結果、キャビティ13の中心CLほど、樹脂31(図5(A)参照)が勢い良くキャビティ13内へと注入され、キャビティ13内でも先行してキャビティ13の短手方向(紙面前後方向)へと流動し易くなる。
[0040]
 しかしながら、本実施形態では、図2に示す如く、樹脂注入ゲート14の開口部14Aの開口幅W1は、キャビティ13の中心CLよりもキャビティ13の両端部の方が広くなるように形成されている。この構造により、キャビティ13の両端部に向けて樹脂31(図5(A)参照)の流動断面積が大きくなり、多少樹脂充填時の保圧力が弱くなっても、樹脂31の流動性により、キャビティ13の両端部側へも中心CL側と出来る限り均一に樹脂31を供給することが可能となる。
[0041]
 更には、樹脂注入ゲート14は、キャビティ13の長手方向(紙面左右方向)において、レンズ形成領域44の外側まで形成されている。この構造により、キャビティ13への樹脂充填時に、レンズ形成領域44では、キャビティ13の中心CL側から樹脂31の廻り込みによる合流が発生し難くなり、樹脂レンズプレート41(図6(A)参照)のレンズ形成領域44にウェルドラインが形成されることが防止される。
[0042]
 図3は、図1(A)に示す成形金型10のB-B線方向の断面図であり、成形金型10の樹脂流動経路17を説明する図である。
[0043]
 図3に示す如く、樹脂流動経路17は、第1及び第2の金型11、12のレンズ組み立て領域45に形成されている。そして、第1及び第2の金型11、12の加工面11C、12Cに形成された窪み領域11F、12Fが一致している。樹脂流動経路17の厚み方向(紙面上下方向)の空間幅W3は、例えば、0.9mm以上1.5mm以下であり、レンズ形成領域44の平坦領域11E、12Eの空間幅W4と同等または広くなり、レンズ成形用の凹部11D、12Dの空間幅W5よりも若干狭くなっている。
[0044]
 図1(B)を用いて上述したように、キャビティ13の樹脂流動経路17は、キャビティ13内にてランナー15(図1(B)参照)と樹脂注入ゲート14(図1(B)参照)の連通箇所から最も遠い位置にあり、樹脂充填時の保圧力が、キャビティ13の中心CLより弱まる。しかしながら、直線状の樹脂流動経路17がキャビティ13の短手方向(紙面前後方向)に向けて形成されることで、レンズ組み立て領域45での充填速度を早めることができる。
[0045]
 図4は、図1(A)に示す成形金型10のC-C線方向の断面図であり、成形金型10の捨てタブ16を説明する図である。
[0046]
 先ず、図1(A)に示す如く、捨てタブ16は、樹脂注入ゲート14が配設されるキャビティ13の側面に対して、反対側のキャビティ13の側面に配設されている。そして、捨てタブ16が連通するキャビティ13との境界断面において、捨てタブ16の開口領域のセンターが、キャビティ13の中心CLと一致し、捨てタブ16は、少なくともレンズ形成領域44の一部をカバーするように配設されている。
[0047]
 次に、図4に示す如く、捨てタブ16は、例えば、第1の金型11の型面11Aはキャビティ13と連続した平坦面として形成され、第2の金型12の型面12Aは凹凸形状に形成されている。そして、捨てタブ16には、キャビティ13のレンズ形成領域44を流れる樹脂31(図5(A)参照)の一部が流れ込み、樹脂レンズプレート41(図6(A)参照)のレンズ形成領域44に発生する恐れがあるウェルド等をキャビティ13外部へと流し出すことができる。その結果、特に、樹脂レンズプレート41のレンズ形成領域44にウェルドや反り等が発生することを防止し、樹脂レンズプレート41の光学製品としての高品質性を維持することができる。
[0048]
 図5(A)から図5(C)は、本実施形態の成形金型10内での樹脂31の充填状況を説明する平面図であり、図5(D)は、本実施形態の成形金型10内での樹脂31の充填状況を説明する断面図である。尚、図5(A)から図5(C)では、説明の都合上、成形金型10を簡略化して図示している。
[0049]
 樹脂充填時には、ポッド(図示せず)で溶融された液状または半固形状の樹脂31が、ランナー15を経由して樹脂注入ゲート14からキャビティ13内へと注入される。ここで、本実施の形態では、樹脂31としては、シクロオレフィンポリマー樹脂、ポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂が用いられる。
[0050]
 そして、樹脂成形条件としては、例えば、樹脂31は、キャビティ13内での温度が270度以上290度以下となるようにポッドにて加熱され、キャビティ13への射出速度が20mm/s以上50mm/s以下、その保圧力が50Mpa以上80Mpa以下となるように調整される。
[0051]
 図5(A)に示す如く、上記樹脂成形条件に調整された樹脂31は、樹脂注入ゲート14からキャビティ13内へと注入される。そして、図1及び図2を用いて説明したように、ランナー15は、キャビティ13の中心CLにて樹脂注入ゲート14と連通する。また、樹脂注入ゲート14の開口部14Aは、その開口幅W1がキャビティ13の中心CLよりもキャビティ13の両端部の方が広くなるように、形成されている。
[0052]
 この構造により、樹脂注入ゲート14からキャビティ13内へと注入される樹脂31の量は、キャビティ13の両端部側においても、キャビティ13の中心CL側より若干少ない程度となる。そして、キャビティ13の両端部には、一対の樹脂流動経路17が設けられることで、樹脂31の流動性も向上される。その結果、保圧力の関係により、キャビティ13の中心CL側に注入された樹脂31の方が、若干、先行して流動するが、図示したように、樹脂31は、キャビティ13の全体において、捨てタブ16側へと向けて出来る限り均一に流動する。
[0053]
 次に、図5(B)に示す如く、引き続き、樹脂注入ゲート14からキャビティ13内へと樹脂31を注入することで、キャビティ13内は樹脂31にて充填されていく。図3を用いて上述したように、キャビティ13の両端部側では、開口幅W1が広い形状の樹脂注入ゲート14と連通した樹脂流動経路17が配設されている。
[0054]
 この構造により、キャビティ13の両端部側での樹脂31の注入量が増大し、更に、樹脂31の流動性が向上する。そして、樹脂31が、キャビティ13の全体において、捨てタブ16側へと向けて出来る限り均一に流動する。その結果、少なくともレンズ形成領域44では、一方向(紙面前後方向)に流動する樹脂31により充填されることで、キャビティ13内での樹脂31の廻り込みによる合流が発生し難くなり、樹脂レンズプレート41(図6(A)参照)のレンズ形成領域44にウェルドラインが形成されることが防止される。
[0055]
 次に、図5(C)に示す如く、引き続き、樹脂注入ゲート14からキャビティ13内へと樹脂31を注入することで、キャビティ13内が樹脂31にて完全に充填されると共に、最初にキャビティ13に注入された樹脂31の一部が、捨てタブ16へと流れ込む。ここで、最初にキャビティ13内へと注入された樹脂31は、キャビティ13内の空気を巻き込みながら流動することや、また、温度が低下し易いこと等により、ウェルドが発生し易くなる。
[0056]
 そして、捨てタブ16を設けることで、上記ウェルドの発生し易い領域の樹脂31をキャビティ13外部へと流し出すことができる。あるいは、上記ウェルドの発生し易い領域の樹脂31をレンズ組み立て領域45へと追い込むことができる。その結果、特に、樹脂レンズプレート41のレンズ形成領域44にウェルドや反り等の発生が防止され、樹脂レンズプレート41(図6(A)参照)が、光学製品としての高品質性を維持することができる。
[0057]
 更に、図5(A)から図5(C)を用いて説明したように、樹脂31が、キャビティ13の全体を出来る限り均一に流動することで、キャビティ13の中心CL側に位置するレンズ形成領域44を先行して充填し、その後、大幅に遅れてキャビティ13の両端部側の領域を充填することが防止される。この構造により、キャビティ13の中心CLの樹脂注入ゲート14に近い領域に、樹脂充填時の大きな保圧力が長い時間加わることが防止される。その結果、樹脂31への内部応力分布差により、樹脂レンズプレート41に反りが発生し、また、偏肉が発生したりすることが防止される。そして、樹脂レンズプレート41が、光学製品としての高品質性を維持することができる。
[0058]
 最後に、図5(D)に示す如く、レンズ形成領域44では、樹脂31は、樹脂レンズプレート41(図6(A)参照)の板厚部を流動しながら、矢印33にて示すように、第1及び第2の金型11、12に設けられた凹部11D、12D内も充填していく。図示したように、第1及び第2の金型11、12には、凹部11D、12Dの周囲を囲むように平坦領域11E、12Eが形成され、平坦領域11E、12Eは、レンズ形成領域44では網の目状に連続し、その終端部は、レンズ組み立て領域45(図1(B)参照)へと連続している。
[0059]
 ここで、凹部11D、12Dの曲率半径は、例えば、0.4mm以上0.6mm以下にて形成され、凹部11D、12Dは、0.3mm以上0.5mm以下のピッチにて行列状に形成されている。この構造により、丸印34にて示すように、樹脂31の流動方向(紙面前後方向)において、凹部11D、12Dと平坦領域11E、12Eとの境界領域の突起形状が無くなると共に、凹部11D、12Dの深さが浅くなる。その結果、凹部11D、12Dと平坦領域11E、12Eとの境界領域にて、乱流が発生し難くなり、丸印34にて示す樹脂レンズプレート41(図6(A)参照)のレンズ47(図6(B)参照)の後端部側にウェルド116(図9(B)参照)が発生し難くなり、複屈折により浮遊映像に悪影響を及ぼすことが防止される。
[0060]
 次に、本発明の他の実施形態に係る樹脂レンズプレート41を図面に基づき詳細に説明する。そして、樹脂レンズプレート41は、図1から図5を用いて上述した成形金型10を用いて成形されるため、以下の樹脂レンズプレート41の説明の際には、図1から図5を用いて説明した成形金型10の説明を適宜参照し、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。
[0061]
 図6(A)は、本実施形態の樹脂レンズプレート41を説明する斜視図である。図6(B)は、本実施形態の樹脂レンズプレート41を説明する拡大断面図である。
[0062]
 図6(A)では、成形金型10から離形した直後の樹脂レンズプレート41を示している。樹脂レンズプレート41は、薄板形状の略6面体である。そして、樹脂レンズプレート41の第1の主面42(図6(B)参照)及び第2の主面43では、その大部分がレンズ形成領域44として形成され、レンズ形成領域44の周囲を囲むようにレンズ組み立て領域45が環状に形成されている。尚、レンズ組み立て領域45は、樹脂レンズプレート41の外周端部46を形成している。
[0063]
 上述したように、第1の主面42には、第1の金型11(図1(B)参照)の型面11A(図1(B)参照)の形状が転写され、第2の主面43には、第2の金型12(図2参照)の型面12A(図2参照)の形状が転写されている。そして第1及び第2の主面42、43には、球面形状の複数のレンズ47が、行列状に形成されている。
[0064]
 図示したように、成形金型10から離形した直後には、樹脂レンズプレート41には、樹脂注入ゲート14(図1(A)参照)の形状に硬化した硬化樹脂48、ランナー15(図1(A)参照)の形状に硬化した硬化樹脂49及び捨てタブ16(図1(A)参照)の形状に硬化した硬化樹脂50が一体に形成されている。
[0065]
 図6(B)では、レンズ形成領域44の一部を拡大して図示している。上述したように、樹脂レンズプレート41のレンズ形成領域44では、複数のレンズ47が、例えば、0.3mm以上0.5mm以下のピッチにて行列状に形成されている。各レンズ47間は、平坦領域51として形成されている。そして、樹脂レンズプレート41の第1及び第2の主面42、43には、一点鎖線52にて示すように、厚み方向(紙面上下方向)のレンズ47の光軸が一致するように、複数のレンズ47が形成されている。
[0066]
 レンズ形成領域44では、レンズ47の形成領域の厚みT1は、例えば、1.2mm±0.5mmにて形成され、平坦領域51の形成領域の厚みT2は、例えば、1.1mm±0.5mmにて形成されている。そして、レンズ47の曲率半径は、例えば0.4mm以上0.6mm以下にて形成されている。
[0067]
 図示したように、平坦領域51には、太線にて示すように、粗面加工が施される一方、レンズ47には、鏡面加工が施されている。具体的には、第1及び第2の金型11、12の型面11A、12Aの平坦領域11E、12Eに対応する領域には、ブラスト処理、化学的エッチング処理や研磨処理等の粗面加工が施されている。
[0068]
 そして、2枚の樹脂レンズプレート41が、複数のレンズ47同士の光軸合わせをした状態にて、レンズ組み立て領域45を利用して貼り合されることで、樹脂正立レンズアレイ(図示せず)として用いられる。上述したように、レンズ形成領域44には、粗面加工が施された平坦領域51が形成されることで、レンズ47領域以外から樹脂レンズプレート41内に入射した透過光を平坦領域51にて乱反射させることができる。つまり、平坦領域51が、開口絞り機能としての遮光部として用いられることで、高品質の浮遊映像を実現することができる。
[0069]
 次に、本発明の他の実施形態に係る成形金型60を図面に基づき詳細に説明する。そして、成形金型60は、図1から図4を用いて上述した成形金型10とは、そのキャビティ62の形状が異なる以外は、実質、同一の構造であり、以下の説明の際には、図1から図6を用いて説明した成形金型10及び樹脂レンズプレート41の説明を適宜参照し、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。
[0070]
 図7(A)は、本実施形態の成形金型60を説明する断面図であり、図1(A)に示す成形金型10のD-D線方向の断面を示している。図7(B)は、図7(A)の成形金型60の丸印63にて示す領域を説明する拡大断面図である。
[0071]
 図7(A)に示す如く、成形金型60は、成形金型10と同様に、主に、第1の金型11と第2の金型12とから構成される。第1及び第2の金型11、12が当接することで、第1及び第2の金型11、12内には、樹脂31(図5(A)参照)が流動する、点線21(図1(A)参照)にて示す連通空間22(図1(A)参照)が形成されている。成形金型60の連通空間22には、主に、樹脂レンズプレート41(図6(A)参照)を成形するキャビティ62と、キャビティ62へ樹脂31を注入する樹脂注入ゲート14(図1(A)参照)と、樹脂注入ゲート14と連通するランナー15(図1(A)参照)と、キャビティ62と連通する捨てタブ16(図1(A)参照)と、が形成されている。
[0072]
 図示したように、第1の金型11の型面11A及び第2の金型12の型面12Aには、半球形状の微小レンズ成形用の凹部11Dが所定のピッチにて行列状に配列されている。そして、二点鎖線64,65は、第2の金型12の型面12Aの傾斜ラインを示すが、第2の金型12の型面12Aは、上述した樹脂注入ゲート14の構造と同様に、キャビティ62の中心CLよりもキャビティ62の両端部の方が広くなるように形成されている。具体的には、第2の金型12の型面12Aはキャビティ62の中心CLを頂部とした傾斜面として形成されている。尚、本実施形態では、第2の金型12の型面12Aが傾斜面として形成される場合に限定されるものではない。例えば、第1の金型11の型面11Aが傾斜面及び第2の金型12の型面12Aが平坦面(水平面)となる場合や第1の金型11の型面11A及び第2の金型12の型面12Aが傾斜面となる場合でも良い。
[0073]
 図7(B)では、説明の都合上、第2の金型12の型面12Aの傾斜を実際よりも大きく傾斜させて示しているが、第2の金型12では、キャビティ62の中心CL側の方が、キャビティ62の端部側より、凹部11Dの深さが深くなっている。その逆に、キャビティ62の凹部11D間の平坦領域11E、12Eの空間幅W4は、キャビティ62の中心CL側の方が、キャビティ62の端部側より短くなっている。尚、第1の金型11の型面11Aは平坦面として形成されている。
[0074]
 この構造により、キャビティ62の両端部に向けて樹脂31(図5(A)参照)の流動断面積が大きくなり、多少樹脂充填時の保圧力が弱くなっても、樹脂31の流動性により、キャビティ62の両端部側へも中心CL側と出来る限り均一に樹脂31を供給することが可能となる。
[0075]
 更には、樹脂注入ゲート14と連続してキャビティ62内も傾斜させることで、キャビティ62への樹脂充填時に、レンズ形成領域44(図2参照)では、キャビティ62の中心CL側から樹脂31の廻り込みによる合流が発生し難くなり、樹脂レンズプレート41(図6(A)参照)のレンズ形成領域44にウェルドラインが形成されることが防止される。
[0076]
 尚、本実施形態では、樹脂レンズプレート41の第1及び第2の主面42、43に複数のレンズ47を形成するため、第1及び第2の金型11、12の型面11A、12Aに複数のレンズ成形用の凹部11D、12Dを形成する場合について説明したが、この場合に限定するものではない。例えば、少なくとも樹脂レンズプレート41の第1の主面42または第2の主面43のどちらか一方に複数のレンズ47を形成するため、第1及び第2の金型11、12の型面11A、12Aのどちらか一方に複数のレンズ成形用の凹部11D、12Dを形成する場合でも同様な効果を得ることができる。
[0077]
 また、図2に示す樹脂注入ゲート14の開口部14Aの長手方向(紙面左右方向)の開口幅W2は、レンズ形成領域44よりも幅広く形成されている場合について説明したが、この場合に限定するものではない。例えば、上記開口部14Aの開口幅W2が、レンズ形成領域44と同一幅または若干狭い幅の場合でも良い。つまり、レンズ形成領域44において、キャビティ13の中心CL側の樹脂31が廻り込むことでウェルドラインの発生が防止され、また、キャビティ13全体での出来る限り均一な樹脂31の充填により樹脂31への内部応力分布差の発生が防止されれば良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲にて種々の変更が可能である。

符号の説明

[0078]
 10、60 樹脂レンズプレートの成形金型
 11 第1の金型
 11A、12A 型面
 11B、11C、12C 加工面
 11D、12D 凹部
 11E、12E 平坦領域
 11F、12F 窪み領域
 12 第2の金型
 13、62 キャビティ
 14 樹脂注入ゲート
 14A 開口部
 15 ランナー
 16 捨てタブ
 17 樹脂流動経路
 31 樹脂
 41 樹脂レンズプレート
 42 第1の主面
 43 第2の主面
 44 レンズ形成領域
 45 レンズ組み立て領域
 47 レンズ
 48、49、50 硬化樹脂
 51 平坦領域

請求の範囲

[請求項1]
 第1の金型と第2の金型とを備え、前記第1の金型と前記第2の金型との間の連通空間は、ランナーと、前記ランナーと連通する樹脂注入ゲートと、前記樹脂注入ゲートと連通し、樹脂レンズプレートを成形するキャビティと、を有する樹脂レンズプレートの成形金型であって、
 前記キャビティは、少なくとも第1の主面または前記第1の主面と反対面の第2の主面に複数のレンズが行列状に形成されるレンズ形成領域と、前記レンズ形成領域の周囲に環状に形成されるレンズ組み立て領域と、を有する前記樹脂レンズプレートを成形する略6面体の空間であり、
 前記樹脂注入ゲートは、前記第1の主面を成形する前記第1の金型の型面と、前記第2の主面を成形する前記第2の金型の型面との間であり、前記略6面体の4つの側面のいずれか1つである第1の側面に対して連通し、
 前記樹脂注入ゲートと前記キャビティとの境界断面における前記樹脂注入ゲートの開口部において、
 前記開口部の前記第1の金型の前記型面と前記第2の金型の前記型面との間の厚み方向の開口幅は、前記キャビティの中心よりも前記キャビティの両端部に向けて広がり、
 前記樹脂注入ゲートの前記厚み方向に対して垂直方向の開口幅は、前記レンズ形成領域と同じ幅または前記レンズ形成領域よりも幅広く設けられ、
 前記ランナーは、前記キャビティの中心の延長線上にて前記樹脂注入ゲートと連通していることを特徴とする樹脂レンズプレートの成形金型。
[請求項2]
 前記連通空間は、前記第1の側面と対向して配設される前記略6面体の第2の側面に対して連通し、前記キャビティ内に充填された樹脂の一部を前記キャビティ外へと排出するための捨てタブと、を有し、
 前記捨てタブは、前記キャビティの中心をその開口領域のセンターとして少なくとも前記レンズ形成領域の一部に渡り配設されていることを特徴とする請求項1に記載の樹脂レンズプレートの成形金型。
[請求項3]
 前記レンズ組み立て領域を成形する前記キャビティには、
 少なくとも前記第1の金型の前記型面または前記第2の金型の前記型面に、前記樹脂注入ゲート側から前記捨てタブ側に向けて直線状に窪んだ一対の樹脂流動経路が設けられ、
 前記樹脂流動経路は、前記レンズ形成領域よりも幅広く設けられると共に、前記樹脂注入ゲートと連通していることを特徴とする請求項2に記載の樹脂レンズプレートの成形金型。
[請求項4]
 少なくとも前記レンズ形成領域の前記第1の金型の前記型面または前記第2の金型の前記型面には、前記レンズを成形するための複数の半球形状の凹部が形成されると共に、各前記凹部間には前記レンズ組み立て領域まで連続した平坦領域が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の樹脂レンズプレートの成形金型。
[請求項5]
 前記平坦領域は粗面加工され、前記凹部は鏡面加工されていることを特徴とする請求項4に記載の樹脂レンズプレートの成形金型。
[請求項6]
 前記キャビティにおける前記第1の金型の前記型面と前記第2の金型の前記型面との間の厚み方向の開口幅は、前記キャビティの中心よりも前記キャビティの両端部に向けて広がっていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の樹脂レンズプレートの成形金型。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]