JPH0469601A - フレネルレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、フレネルレンズに関する。

（従来の技術） フレネルレンズは、オーバーヘッドプロジェクタ−の集
光レンズのほか、赤外センサー用レンズ、カメラ用レン
ズなどに多く使用されている。

第４図にその一例として、オーバーヘッドプロジェクタ
−用フレネルレンズを示す。このフレネルレンズは、平
面状の背面（１）に対して、前面（２）側に微細ピッチ
の複数の同心円状段差付き傾斜面からなる鋸歯状の回折
溝（３）が形成されている。この回折溝（３）は外側に
なるほど大きく、背面（１）から入射した光（Ｌ）が前
面（２）上の一点（Ｐ）に集光する構造となっている。

このフレネルレンズは、光学レンズ、プリズムなどの他
の多くの光学部品と同様に、加工性のすぐれたプラスチ
ックから成形されており、その成形方法として、射出成
形、加熱圧縮、注型などがある。

これら成形方法のうち、生産性の点からは射出成形が最
もすぐれているが、従来の射出成形用金型は、第５図に
示すように、フレネルレンズの構造上、キャビティ（５
）め側方にゲート（６）が設けられ、スプルー（７）か
らそのゲート（Ｂ）を介してキャビティ（５）に溶融樹
脂を充填する構造に形成されているため、ゲート（６）
の近くと末端とでは、転写性が相違し、特性良好なフレ
ネルレンズを成形することが困難である。

そのため、現在は主として加熱圧縮で成形されているが
、この加熱圧縮による成形は、あらかじめ板状に形成さ
れたプラスチック素材を金型に挿入し、加熱圧縮して成
形する方法であるため、成形に時間がかかり、１個のフ
レネルレンズを成形するのに数十分必要となり、生産性
が悪いという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように、オーバーへラドプロジェクタの集光レン
ズなどに用いられるフレネルレンズは、プラスチックか
らなり、その成形方法として、射出成形、加熱圧縮、注
型などがある。しかし、この成形方法のうち、生産性の
点からは射出成形が最もすぐれているが、従来の射出成
形用金型は、フレネルレンズの構造上、キャビティの側
方にゲートが設けられ、このゲートを介してキャビティ
に溶融樹脂を充填する構造であるため、ゲート近くと末
端とでは、転写性が相違し、特性良好なフレネルレンズ
を成形することが困難である。そのため、現在フレネル
レンズは、主として加熱圧縮で成形されているが、この
加熱圧縮による成形は、あらかじめ板状に形成されたプ
ラスチ・ツク素材を金型に挿入し、加熱圧縮して成形す
る方法であるため、成形に時間がかかり、生産性が悪い
という問題がある。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
であり、所要の特性を備え、かつ生産性のすぐれた射出
成形でも容易に成形しうるフレネルレンズを構成するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） フレネルレンズにおいて、その光学面を構成する同心円
状の複数個の回折溝の中心部に任意形状の開孔を形成し
た。

（作用） 上記のように、光学面を構成する同心円状の複数個の回
折溝の中心部に開孔を形成すると、フレネルレンズの中
心部は、光を屈折させることなく直進させる部分である
ため、この部分に開孔を形成しても、フレネルレンズの
特性にほとんど影響を与えないようにすることができる
。一方、フレネルレンズを成形する金型のキャビティの
中心部上にスプルーを設け、このスプルーを介してキャ
ビティに溶融樹脂を充填すると、従来キャビティの側方
に設けられたゲートを介してキャビティに溶融樹脂を充
填するために生じたゲート近くと末端とての転写性の相
違をなくすことができる。

したがって、この金型で成形したのち、その成形品の中
心部に開孔を形成して、スプル一部分を取除くことによ
り、所要特性を備えるフレネルレンズとすることができ
る。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。

第１図にその一実施例であるフレネルレンズを示す。こ
のフレネルレンズは、背面（１）が平面状の光学面から
なり、この背面（１）に対して、前面（２）側の光学面
は、微細ピッチの複数個の同心円状段差付き傾斜面から
なる鋸歯状の回折溝（３）が形成されている。その回折
溝（３）は外側になるほど大きく、背面（１）から入射
した光が前面（２）上の一点に集光する構造に形成され
ている。しかも、このフレネルレンズには、上記同心円
状の複数個の回折溝（３）の中心部に、直径的３１１Ｉ
１１の円形の開孔（ｌＯ）が設けられ、その開孔（１０
）の内側面は、精度よく鏡面に仕上げられている。

なお、上記開孔（１０）は、円形のほか、四角形、五角
形、六角形、六角形などの任意形状でよく、またその大
きさも、ｏ、ｏｏｔ〜３ｍｍ程度の小孔であればよい。

このようなフレネルレンズは、第２図に示す成形用金型
で成形することができる。

すなわち、この金型は射出成形用金型であり、固定側型
板（１２）および可動側型板（１３）からなる−対の型
板を有し、その各型板（１２）、（１３）にキャビティ
（１４）を構成するレンズ型（１５ａ）　、　（１５ｂ
）が配置されている。その固定側型板（１２）に配置さ
れたレンズ型（１５ａ）は、平面型であり、このレンズ
型（１５ａ）の中心部および固定側型板（１２〉には、
キャビティ（１４）に溶融樹脂を注入するためのスプル
ー（■６）が設けられている。また、可動側型板（１３
）側のレンズ型（１５ｂ）には、上記フレネルレンズの
前面側の光学面に対応する複数個の同心円状段差付へ き傾斜面からなる鋸歯状の溝（１７）が形成されている
。なお、（１８）は、型板（１２）、（１，３）を冷却
する冷却流体の流通孔である。

フレネルレンズは、上記成形用金型のキャビティ（１４
）にスプルー（１６）を介して溶融したたとえばアクリ
ル樹脂を充填し、約９０℃に冷却したのち、キャビティ
（１４）から成形品を取出し、その後、プレスによる打
抜き加工、ドリル加工などの任意方法により、その中心
部に孔をあけ、必要に応じて、その孔の内側面を鏡面に
研磨仕上げすることにより製作される。

このフレネルレンズの中心部の孔の形成方法としては、
上記方法のほか、第３図に示すように、固定側型板（１
２）側のスプルー（１６）部およびそのスプルー（１６
）部に対向して可動側型板（Ｉ３）側に、プレス打抜き
加工のダイ、ポンチに対応する打抜き工具（２０ａ）　
、　（２ｏｂ）を矢印（２１）方向に移動可能に配設し
、金型を型開きしない状態で、キャビティ（１４）内の
成形品をその打抜き工具（２０ａ）を矢印（２１）方向
に駆動して打抜くことにより、フレネルレンズの中心部
の孔を形成してもよい。

ところで、この例のフレネルレンズのように中心部に開
孔（１０）を形成すると、本来このフレネルレンズの中
心部は、光を屈折することなく直進させる部分であるか
ら、レンズの種類、大きさなどに応じて開孔（１０）の
大きさを決めれば、フレネルレンズの特性を損なうこと
はない。一方、このように中心部に開孔（１０）をもつ
レンズは、上記成形方法のように、金型のキャビティ（
１４）の中心部上にスプルー（１Ｂ）を設け、このスプ
ルー（１６）を介してキャビティ（１４）に溶融樹脂を
充填すると、従来キャビティの側方に設けられたゲート
を介してキャビティに溶融樹脂を充填するために生じた
ゲート近くと末端とでの転写性の相違をなくすことがで
きる。したがって、上記ように中心部に開孔（１０）を
もつフレネルレンズとすることにより、射？ 出成形により容易に所要特性を備えるフレネルレンズを
成形することができ、しかも従来上としておこなわれて
加熱圧縮による成形にくらべて、その生産性を３〜１０
倍程度向上でき、製造コストを１／２〜１／１０程度に
下げることができる。

なお、フレネルレンズの構成材料としては、上記実施例
に記したアクリル樹脂に限定されるものではなく、フレ
ネルレンズの用途に応じて、各種透明樹脂、半透明樹脂
、紫外線あるいは赤外線を透過する樹脂など各種樹脂が
用いられる。

［発明の効果］ フレネルレンズの光学面を構成する同心円状の複数個の
回折溝の中心部に開孔を形成しても、このフレネルレン
ズの中心部は、光を屈折させることなく直進させる部分
であるため、フレネルレンズの特性にほとんど影響を与
えることはなく、一方、フレネルレンズを成形する金型
のキャビティの中心部上にスプルーを設け、このスプル
ーを介してキャビティに溶融樹脂を充填すると、従来キ
ャビティの側方に設けられたゲートを介してキャビティ
に溶融樹脂を充填するために生じたゲート近くと末端と
での転写性の相違をなくすことができる。したかって、
キャビティの中心部から樹脂を注入する金型を用いて成
形し、その成形品の中心部に開孔を形成してキャビティ
への樹脂注入部分を取除くことにより、所要特性を備え
るフレネルレンズを生産性よくかつ安価に得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の詳細な説明図で、第１
図（ａ）および（ｂ）はそれぞれその一実施例であるフ
レネルレンズの構成を示す平面図およびその断面図、第
２図はそのフレネルレンズを成形する金型の要部構成を
示す図、第３図は他の成形用金型の要部構成を示す図、
第４図は従来のフレネルレンズの構成を示す断面図、第
５図はその従来のフレネルレンズを成形する金型の要部
構成を示す図である。 ］・・・背面、　　　　　２・・・前面、３・・・回折
溝、　　　　ＩＯ・・・開孔。 代理人　　弁理士　　大　胡　典　夫 第 図 ６９６０１（４，）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同心円状の複数個の回折溝からなる光学面を有し、上記
   回折溝の中心部に任意形状の開孔が形成されていること
   を特徴とするフレネルレンズ。