塑料光学元件及其制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310186003.4

申请日:

2013.05.20

公开号:

CN103424785A

公开日:

2013.12.04

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G02B 1/04申请日:20130520|||公开

IPC分类号:

G02B1/04; B29C45/14

主分类号:

G02B1/04

申请人:

佳能株式会社

发明人:

小林大吾; 菊池涉

地址:

日本东京

优先权:

2012.05.23 JP 2012-117750

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038

代理人:

柳爱国

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内容摘要

一种塑料光学元件,包括:部件,所述部件包括第一表面、与所述第一表面相反的第二表面以及连接所述第一表面和所述第二表面的侧表面;覆盖所述第一表面的第一覆盖用部分;以及由与制造所述第一覆盖用部分的材料相同的材料制造的第二覆盖用部分,所述第二覆盖用部分覆盖所述第二表面,其中由与制造所述部件的材料相同的材料制造的突起部分和由与制造所述第一覆盖用部分的材料相同的材料制造并且邻近所述突起部分形成的连接部分形成于所述部件的所述侧表面的一部分上,所述连接部分使所述第一覆盖用部分和所述第二覆盖用部分彼此连接,并且所述突起部分和所述连接部分彼此成一体从而形成突出部分。以及一种制造塑料光学元件的方法。

权利要求书

权利要求书
1.  一种塑料光学元件,包括:
部件,所述部件包括第一表面、与所述第一表面相反的第二表面以及连接所述第一表面和所述第二表面的侧表面;
覆盖所述第一表面的第一覆盖用部分;以及
由与制造所述第一覆盖用部分的材料相同的材料制造的第二覆盖用部分,所述第二覆盖用部分覆盖所述第二表面,
其中由与制造所述部件的材料相同的材料制造的突起部分和由与制造所述第一覆盖用部分的材料相同的材料制造并且邻近所述突起部分形成的连接部分形成于所述部件的所述侧表面的一部分上,所述连接部分使所述第一覆盖用部分和所述第二覆盖用部分彼此连接,并且
所述突起部分和所述连接部分彼此成一体从而形成突出部分。

2.  根据权利要求1所述的塑料光学元件,
其中在所述部件的所述侧表面上的两个位置处形成所述突出部分。

3.  根据权利要求1所述的塑料光学元件,
其中制造所述部件的材料和制造所述第一覆盖用部分和所述第二覆盖用部分的材料包括相同材料。

4.  根据权利要求1所述的塑料光学元件,
其中制造所述部件的材料和制造所述第一覆盖用部分和所述第二覆盖用部分的材料包括以下的任何一种:聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃聚合物、环烯烃和α烯烃的共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物、芴基聚酯。

5.  一种制造塑料光学元件的方法,包括:
将部件布置在金属模中,所述部件包括第一表面、与所述第一表面相反的第二表面以及连接所述第一表面和所述第二表面的侧表面;以及
在所述第一表面和所述第二表面上模塑覆盖用部分,
其中所述部件包括在所述部件的所述侧表面的一部分上的突起部分,并且在使所述突起部分与所述金属模接触的同时,在所述金属模中形成邻近所述第一表面、所述第二表面和所述突起部分的空间,并且
将塑料注射到所述空间中使得所述第一表面的所述覆盖用部分和所述第二表面的所述覆盖用部分被形成并且彼此连接。

6.  根据权利要求5所述的制造塑料光学元件的方法,
其中待注射到所述空间中的所述塑料包括以下的任何一种:聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃聚合物、环烯烃和α烯烃的共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物、芴基聚酯。

说明书

说明书塑料光学元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及将用于诸如数码相机和复印机之类的光学装置中的塑料光学元件的制造方法。
背景技术
对通过注射模塑制造厚光学元件的需求不断增长。然而,当光学元件的厚度增加时,由于在模塑光学元件时首先硬化的塑料表面层的固化的收缩程度与随后硬化的塑料内部分的固化的收缩程度之间的差异,应力增加。因此,产生在光学元件内生成的真空泡(空隙)和光学元件内的残余内部应力的问题。另外,由于当光学元件的厚度增加时在金属模中冷却这样的厚光学元件所需的时间变得很长,因此产生模塑周期的长度显著增加的问题。作为解决这些问题的措施,日本专利特开第63-315216号公开了一种制造塑料光学元件的方法,该方法包括将预模塑塑料部件布置在金属模中并且用熔融塑料覆盖该部件使得通过同时将熔融塑料注射到该部件的前表面和后表面上使该部件变为与熔融塑料成一体。
在日本专利特开第63-315216号中,为了防止预模塑塑料部件由覆盖用树脂所施加的树脂压力而移位,部件保持部分形成于预模塑塑料部件的外周表面上,并且部件保持部分与金属模接触从而直接保持预模塑塑料部件。然而,在该方法中,由于同时注射到部件的前表面和后表面上的模塑树脂的内部压力之间的差异在部件保持部分中生成弯曲应力。产生的问题是,该应力导致部件的变形,并且部件的双折射率增加。因此,由覆盖有树脂的部件形成的厚透镜的光学性能降低,并且在一些情况下,裂缝出现在部件保持部分中。
发明内容
创造本发明以解决以上问题,并且本发明提供一种塑料光学元件,其具有良好的光学特性并且其中即使塑料光学元件厚也不太可能发生变形,并且提供一种制造塑料光学元件的方法。
本发明提供一种塑料光学元件,包括:部件,所述部件包括第一表面、与所述第一表面相反的第二表面以及连接所述第一表面和所述第二表面的侧表面;覆盖所述第一表面的第一覆盖用部分;以及由与制造所述第一覆盖用部分的材料相同的材料制造的第二覆盖用部分,所述第二覆盖用部分覆盖所述第二表面。由与制造所述部件的材料相同的材料制造的突起部分和由与制造所述第一覆盖用部分的材料相同的材料制造并且邻近所述突起部分形成的连接部分形成于所述部件的所述侧表面的一部分上,所述连接部分使所述第一覆盖用部分和所述第二覆盖用部分彼此连接。所述突起部分和所述连接部分彼此成一体从而形成突出部分。
本发明提供一种制造塑料光学元件的方法,包括:将部件布置在金属模中,所述部件包括第一表面、与所述第一表面相反的第二表面以及连接所述第一表面和所述第二表面的侧表面;以及在所述第一表面和所述第二表面上模塑覆盖用部分。所述部件包括在所述部件的所述侧表面的一部分上的突起部分,并且在使所述突起部分与所述金属模接触的同时,在所述金属模中形成邻近所述第一表面、所述第二表面和所述突起部分的空间。将塑料注射到所述空间中使得所述第一表面的所述覆盖用部分和所述第二表面的所述覆盖用部分被形成并且彼此连接。
本发明的另外特征将从参考附图的示例性实施例的以下描述变得明显。
附图说明
图1A至1C是示出根据本发明的第一实施例和例子1的部件的图示。
图2A至2C是示出根据本发明的第一实施例和例子1的塑料光学元件的图示。
图3A至3D是根据本发明的第一实施例和例子1的金属模的截面图。
图4A至4D是示出根据本发明的第一实施例的部件的变型的图示。
图5A至5C是示出根据本发明的第二实施例和例子2的部件的图示。
图6A至6C是示出根据本发明的第二实施例和例子2的塑料光学元件的图示。
图7A至7C是示出根据本发明的比较例子1的部件的图示。
图8A至8C是示出根据本发明的比较例子1的塑料光学元件的图示。
具体实施方式
第一实施例
下面将描述根据本发明的第一实施例的塑料光学元件。
根据第一实施例的塑料光学元件包括部件以及形成于部件的第一表面和第二表面上的覆盖用部分。部件包括在部件的侧表面的一部分上由制造该部件的材料和制造覆盖用部分的材料制造的突出部分,并且第一表面的覆盖用部分和第二表面的覆盖用部分通过突出部分彼此连接。在其表面上形成覆盖用部分之后将作为塑料光学元件(透镜)的芯体的透明部件将在本文中被称为部件。换句话说,作为塑料光学元件(透镜)的中心芯体(芯体)的部件将在本文中被称为部件。已形成的塑料光学元件的表面可以附加地覆盖有塑料。制造塑料光学元件的塑料可以是透明的。术语“透明”不仅表示无色和透明的状态,而且表示有色和透明的状态,并且可见光透射率可以为至少80%或更大。
在图1A至1C、图2A至2C和图3A至3D中示出以上配置。图 1A、图1B和图1C分别是根据本发明的第一实施例的部件的透视图、平面图和截面图。图1A至1C示出部件1、部件的侧表面111、从部件的侧表面的一(些)部分突起的、部件的突起部分3、光学有效区域4、部件的第一表面5、与第一表面5相反的部件的第二表面6、部件的厚度11、部件的高度15、部件的宽度16、部件的突起部分的高度19、部件的突起部分的宽度20、连接区域21、连接区域的高度22、连接区域的宽度23和光轴X。
图2A、图2B、图2C分别是根据第一实施例的塑料光学元件的透视图、平面图和截面图。与图1A至1C相同的要素由相同的附图标记表示,并且将省略它们的重复描述。图2A至2C示出塑料光学元件2、由覆盖用塑料制造并且形成于部件的第一表面上的第一覆盖用部分的厚度9、由覆盖用塑料制造并且形成于部件的第二表面上的第二覆盖用部分的厚度10、塑料光学元件的第一光学表面13、塑料光学元件的第二光学表面14、塑料光学元件的高度17和塑料光学元件的宽度18。覆盖用塑料也注射到连接区域21中,由此形成连接部分。连接部分的每一个与部件的突起部分3的相应一个成一体,由此形成由制造部件的材料和制造覆盖用部分的材料制造的突出部分。
在当从部件的侧表面突起的突起部分与金属模接触从而由金属模保持的同时模塑分别覆盖部件的第一表面和第二表面的第一覆盖用部分和第二覆盖用部分的情况下,当模塑覆盖用部分时应力施加到突起部分。因此,部件的双折射率增加,并且在一些情况下,裂缝出现在部件的突起部分中。在从驻留步骤到冷却步骤的时期期间,在第一覆盖用部分和第二覆盖用部分的内部的树脂压力之间出现差异,并且生成从覆盖用部分中的具有较大树脂压力的一个朝着具有较小树脂压力的另一个覆盖用部分作用的压力。该压力导致应力。
连接区域21的每一个形成于图1A和1B中所示的部件的对应突起部分3中。当模塑塑料光学元件时,第一覆盖用部分和第二覆盖用部分用连接区域21的每一个中的覆盖用树脂彼此连接。即使在第一覆盖用部分和第二覆盖用部分的内部的树脂压力之间出现差异,树脂压 力也可以在覆盖用部分之间经由连接区域21传递。所以,形成这样的区域具有减小在突起部分中生成的应力的有益效果。形成于连接区域21中的连接部分与部件的对应突起部分3成一体,由此形成由制造部件1的材料和制造覆盖用部分的材料制造的突出部分。因此,突出部分的强度可以增强,并且因此,可以提供包括其中不出现裂缝并且其双折射率减小的突出部分的塑料光学元件2。
作为例子,当从平行于光轴X的方向观察时图1A至1C中所示的连接区域21的每一个具有通过切除对应的突起部分3形成的矩形。然而,连接区域21的形状不限于这样的形状。图4A至4D示出形成于部件的突起部分中的连接区域的其它形状。图4A至4D是形成于根据第一实施例的部件的对应突起部分中的连接区域的变型的平面图。与图1A至1C和图2A至2C相同的要素由相同的附图标记表示,并且将省略它们的重复描述。在图4A中当从平行于光轴X的方向观察时连接区域21的每一个具有半圆形,并且在图4B中当从平行于光轴X的方向观察时连接区域21的每一个具有三角形。在图4C中,当从平行于光轴X的方向观察时连接区域21具有矩形并且在突起部分3的每一个中的两个位置处形成。在图4D中当从平行于光轴X的方向观察时连接区域21的每一个具有圆形。当模塑塑料光学元件时,树脂注射到具有所述形状的任何一个的连接区域21中,由此形成连接部分。即使在第一覆盖用部分和第二覆盖用部分的内部的树脂压力之间出现差异,压力也可以在覆盖用部分之间经由连接部分传递。所以,连接部分具有减小突起部分中生成的应力的有益效果。因此,可以提供其双折射率减小的塑料光学元件2且不会导致裂缝出现在部件的突起部分3中。
图1A至1C示出在当从平行于光轴X的方向观察时作为透镜的部件1的外部形状为具有圆角的四边形的情况下的部件1。然而,根据本发明的部件1不限于以上形状,并且当从平行于光轴X的方向观察时作为透镜的部件1的外部形状可以为四边形、椭圆形、圆形、多边形等。部件1可以具有覆盖有塑料材料或与塑料材料成一体的透镜 表面。尽管作为例子描述了在两个位置形成突起部分3(所述位置的每一个处在部件1的短侧中的一个的中心附近)的情况,但是不特别地限制形成突起部分3的位置和突起部分3的数量。在突起部分3在两个位置处形成的情况下,与突起部分3仅仅在一个位置处形成的情况相比,当树脂注射到用于形成覆盖用部分的空间中时施加到突起部分的应力减小,并且因此可以进一步抑制裂缝的出现。例如,在四边形透镜的情况下,当从平行于光轴X的方向观察时突起部分3可以形成于透镜的短侧的中心的附近、透镜的长侧的中心的附近或四边形的对角点的附近。突起部分3可以仅仅在一个位置处形成或者可以在多个位置处形成。突起部分3可以在透镜的短侧和长侧上都形成。类似地,在当从平行于光轴X的方向观察时作为透镜的部件的外部形状是任何其它形状的情况下,不特别地限制形成突起部分的位置和突起部分的数量。尽管图1A示出当从平行于光轴X的方向观察时具有矩形并且从部件的外表面突起的突起部分3的例子,但是当从平行于光轴X的方向观察时突起部分3的形状可以为圆形、半圆形、多边形等。
以弯月形透镜作为例子描述本发明的第一实施例。然而,本发明不限于以上透镜并且可以广泛地应用于光学元件,例如包括凸透镜、凹透镜、柱面透镜、fθ透镜和菲涅耳透镜的各种透镜。
接着,将参考图3A至3D描述第一实施例的塑料光学元件2的制造方法的例子。与图1A至1C和图2A至2C相同的要素由相同的附图标记表示,并且将省略它们的重复描述。在第一实施例的塑料光学元件2的制造方法的例子中,部件布置在金属模中,并且部件的突起部分与金属模接触从而由金属模保持。在部件中,连接区域形成于由金属模保持的部件的突起部分的每一个中,或者形成于由金属模保持的部件的突起部分的每一个的相邻部分中,并且空间形成于金属模中使得覆盖用塑料也注射到连接区域的每一个中。空间是模腔的(一些)部分。突起部分和部件的侧表面的除了连接区域以外的部分与金属模接触。在该状态下,将熔融塑料注射到部件的第一表面和第二表面上,使得第一覆盖用部分和第二覆盖用部分分别形成于部件的第一表面和 第二表面上并且与其成一体。因此,形成包括由制造部件的材料和制造覆盖用部分的材料制造并且形成于部件的侧表面的(一些)部分上的突出部分的塑料光学元件。
图3A至3D是根据第一实施例的金属模的例子的截面图。图3A至3D示出部件注射模30、部件注射模的模腔31、部件注射模的浇口32、部件注射模的流道33、部件注射模的浇道34、塑料光学元件注射模35、塑料光学元件注射模的浇口36、塑料光学元件注射模的流道37和塑料光学元件注射模的浇道38。
在图3A中,用于形成部件1的部件注射模30内的模腔31具有形成突起部分3和连接区域21(空间)的形状。将作为模塑部件1的材料的熔融塑料通过浇道34、流道33和浇口32注射到模腔中,使得可以获得由塑料制造的形成有突起部分3和连接区域21的部件1。
接着,将部件1插入图3C中所示的塑料光学元件注射模35中。形成空间使得连接区域变为模35中的模腔的(一些)部分,同时部件的突起部分3与模35接触从而由模35保持。突起部分和部件的侧表面的除了连接区域以外的部分与金属模接触使得树脂将不流动到侧表面上。然后,将作为模塑覆盖用部分的材料的图3D中所示的覆盖用塑料12通过浇道38、流道37和浇口36注射到模腔中。尽管浇口可以定位在连接区域中,但是浇口的位置不限于连接区域中。在浇口定位在连接区域中的情况下,第一和第二覆盖用部分可以容易地彼此连接,并且可以进一步抑制突起部分3中的裂缝等的出现。因此,可以减小塑料光学元件2的双折射率。在模腔充满覆盖用塑料12之后,覆盖用塑料流动到形成于部件的突起部分3中或形成于部件的突起部分3的相邻部分中的连接区域21中从而形成连接部分。因此,由制造部件的材料和制造覆盖用部分的材料制造的突出部分形成于部件的侧表面的(一些)部分上。第一表面的第一覆盖用部分和第二表面的第二覆盖用部分通过突出部分彼此连接。然而,侧表面的除了连接部分以外的部分不连接到覆盖用部分,也就是说,没有覆盖用部分形成于侧表面的除了连接部分以外的部分上。此后,可以通过未在附图中示出 的冷却步骤、模打开步骤和取出步骤获得包括部件1和由覆盖用塑料12制造并且与部件1成一体的覆盖用部分的塑料光学元件2。第一覆盖用部分和第二覆盖用部分在塑料光学元件2的侧表面的除了由制造部件的材料和制造覆盖用部分的材料制造的部分以外的部分中并不彼此连接,并且因此,塑料光学元件2的侧表面的除了突出部分以外的部分暴露。使用这样的配置,可以获得塑料光学元件2,其变形被抑制,其双折射率减小,并且其中在由金属模保持的部件的突起部分3中不出现裂缝。
制造图3B至3D中所示的部件1的材料和制造覆盖用部分的材料不特别地被限制并且可以是相同材料或不同材料,只要它们是热塑性的。材料的例子是包括聚碳酸酯、环烯烃和α烯烃的共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物、芴基聚酯等中的任何一种的材料。
塑料光学元件2的光学表面13和光学表面14不特别地分别限于第一光学表面和第二光学表面,并且可以分别是第二光学表面和第一光学表面。另外,不特别地限制光学表面的形状,并且光学表面可以是球面、非球面、自由形状表面等。然而,至少在图2A中所示的塑料光学元件2的光学有效区域4中,部件1的第一表面5和第二表面6的形状以及塑料光学元件2的第一光学表面13和第二光学表面14的形状可以大致彼此相似。另外,至少在光学有效区域4中,覆盖部件1的第一表面5的第一覆盖用部分的厚度9和覆盖部件1的第二表面6的第二覆盖用部分的厚度10可以大致相同。此外,至少在光学有效区域4中,部件1的厚度11可以不小于第一覆盖用部分的厚度9和第二覆盖用部分的厚度10的总和。该配置具有的优点在于可以抑制由于模塑之后塑料光学元件的收缩引起的塑料光学元件的变形。尽管通过在模塑部件1之后在部件1上进行机加工来形成连接区域21是可接受的,但是使用在模塑部件1的同时形成连接区域21的方法更容易,原因是不需要附加的步骤。
第二实施例
现在将在下面描述根据本发明的第二实施例的塑料光学元件。
图5A、图5B和图5C分别是根据第二实施例的部件的透视图、平面图和截面图。图6A、图6B和图6C分别是根据第二实施例的塑料光学元件的透视图、平面图和截面图。与图1A至1C和图2A至2C相同的要素由相同的附图标记表示,并且将省略它们的重复描述。
图5A至5C示出部件1的形状。图5A至5C示出例子,其中部件1具有带圆角的四边形并且其中突起部分3形成于在部件的外表面上并且在部件的短侧和长侧的中心部分中的四个位置。在四个位置形成突起部分3能够进一步减小施加到突起部分3的应力,并且因此,可以改善塑料光学元件的光学特性。
图6A至6C示出塑料光学元件2的形状。塑料光学元件2的外部形状与部件1相同。在金属模中模塑塑料光学元件2,所述金属模被制造成使得连接区域(空间)形成于部件的突起部分的外侧上。当模塑塑料光学元件2时,部件定位成使得突起部分和部件的侧表面的除了连接区域以外的部分与金属模接触使得树脂将不流动到侧表面上。使用这样的配置,可以获得塑料光学元件2,其变形被抑制,其双折射率减小,并且其中在由金属模保持的部件的突起部分3中不出现裂缝。
例子
接着,下面将描述例子。
例子1
制备具有用于模塑部件的模腔的注射模30。待模塑的部件的形状与图1A至1C中所示的相同。部件是弯月形透镜,其具有带圆角的四边形并且具有在其中的光学有效区域4。部件具有18mm的高度15、15mm的宽度16和6mm的厚度11。在位于部件的外表面上并且在部件的短侧的中心部分中的位置处形成突起部分3,并且突起部分3具有1mm的高度19和6mm的宽度20。突起部分3在部件的上下方向上对称地定位。在突起部分3的每一个的中心形成连接区域21,当模塑塑料光学元件时第一覆盖用部分和第二覆盖用部分将在连接区域中 彼此连接。连接区域21的每一个具有1.5mm的高度22和2mm的宽度23。
首先,将制备的部件注射模30布置在注射模装置中。接着,将作为用于模塑所述部件的熔融塑料材料的环烯烃聚合物通过模的浇道、流道和浇口注射到模腔中。此后,通过冷却步骤、模打开步骤和取出步骤制造所述部件。
接着,制备具有用于模塑塑料光学元件的第一和第二覆盖用部分的模腔的注射模35。塑料光学元件的形状与图2A至2C中所示的相同。塑料光学元件的外部形状与部件的外部形状相同,并且第一覆盖用部分和第二覆盖用部分分别具有3mm的厚度9和3mm的厚度10。部件的突起部分由模保持,并且模制造成使得连接区域变为作为腔的(一些)部分的空间。突起部分和部件的侧表面的除了连接区域以外的部分与模接触使得树脂不流动到侧表面上。
然后,将制造的塑料光学元件注射模35布置在注射模装置中。接着,将部件布置在塑料光学元件注射模中。此时,确认形成所述空间使得连接区域变为模中的模腔的(一些)部分,同时部件的突起部分由模保持。部件布置成使得突起部分和部件的侧表面除了连接区域以外的部分与模接触。接着,将作为用于模塑所述覆盖用部分的熔融塑料的环烯烃聚合物顺序地通过模的浇道、流道和浇口注射到模腔中。在模腔完全充满环烯烃聚合物之后,第一覆盖用部分和第二覆盖用部分在形成于部件的突起部分中的连接区域中彼此连接,由此形成连接部分。此时,部件的侧表面的除了连接部分以外的部分不连接到覆盖用部分。此后,通过冷却步骤、模打开步骤和取出步骤获得包括部件和与部件成一体的覆盖用部分的塑料光学元件。
获得的塑料光学元件的双折射率减小。裂缝不出现在部件的突起部分中。通过使用由Oji Scientific Instruments制造的装置测量双折射率。在用于测量双折射率的测量方法中,塑料光学元件布置在两个偏振板(偏振器和检偏器)之间,并且单波长光束从偏振器侧辐射到塑料光学元件上。从在偏振器和检偏器保持在平行尼科尔(nicols)状 态的同时使检偏器围绕光束的轴线旋转360度时的透射光强度的角相关确定相差。
尽管环烯烃聚合物用作例子1中的部件和覆盖用塑料的材料,但是材料不被特别地限制并且可以是任何材料,只要它是用于本发明的实践中的光学用途的树脂。
例子2
图5A至5C和图6A至6C示出在例子2中制造的部件和塑料光学元件的配置。图5A、图5B和图5C分别是根据本发明的例子2的部件的透视图、平面图和截面图。图6A、图6B和图6C分别是根据本发明的例子2的塑料光学元件的透视图、平面图和截面图。与图1A至1C和图2A至2C相同的要素由相同的附图标记表示,并且将省略它们的重复描述。
首先,制备具有用于模塑所述部件的模腔的注射模30。待模塑的部件的形状与图5A至5C中所示的相同。部件是弯月形透镜,其具有带圆角的四边形并且具有在其中的光学有效区域4。部件具有18mm的高度15、15mm的宽度16和6mm的厚度11。在位于部件的外表面上并且在部件的短侧和长侧的中心部分中的四个位置处形成突起部分3。突起部分具有1mm的高度19和3mm的宽度20。突起部分中的两个在部件的上下方向上对称地定位,并且突起部分中的另外两个在部件的左右方向上对称地定位。
然后,将制备的部件注射模30布置在注射模装置中。接着,将作为用于模塑所述部件的熔融塑料材料的环烯烃聚合物通过模的浇道、流道和浇口注射到腔中。此后,通过冷却步骤、模打开步骤和取出步骤制造所述部件。
接着,制备具有用于模塑塑料光学元件的第一和第二覆盖用部分的模腔的注射模35。塑料光学元件的形状与图6A至6C中所示的相同。塑料光学元件2的外部形状与部件1的外部形状相同,并且第一覆盖用部分和第二覆盖用部分分别具有3mm的厚度9和3mm的厚度10。部件的突起部分由模保持,并且模制造成使得作为具有1mm的 高度22和1.5mm的宽度23的空间的连接区域形成于部件的突起部分3的外侧上从而成为模腔的(一些)部分。突起部分和部件的侧表面的除了连接区域以外的部分与模接触使得树脂不流动到侧表面上。
然后,将制造的塑料光学元件注射模35布置在注射模装置中。接着,将部件布置在塑料光学元件注射模中。此时,确认形成所述空间使得连接区域变为模中的模腔的(一些)部分,同时部件的突起部分由模保持。接着,将作为用于模塑所述覆盖用部分的熔融塑料的环烯烃聚合物顺序地通过模的浇道、流道和浇口注射到模腔中。在模腔完全充满环烯烃聚合物之后,第一覆盖用部分和第二覆盖用部分在形成于突起部分的外侧上的连接区域中彼此连接,由此形成连接部分。此时,部件的侧表面的除了连接部分以外的部分不连接到覆盖用部分。此后,通过冷却步骤、模打开步骤和取出步骤获得包括部件和与部件成一体的覆盖用部分的塑料光学元件。
获得的塑料光学元件的双折射率减小。裂缝不出现在部件的突起部分中。通过使用由Oji Scientific Instruments制造的装置测量双折射率。在用于测量双折射率的测量方法中,塑料光学元件布置在两个偏振板(偏振器和检偏器)之间,并且单波长光束从偏振器侧辐射到塑料光学元件上。从在偏振器和检偏器保持在平行尼科尔(nicols)状态的同时使检偏器围绕光束的轴线旋转360度时的透射光强度的角相关确定相差。
尽管环烯烃聚合物用作例子2中的部件和覆盖用塑料的材料,但是材料不被特别地限制并且可以是任何材料,只要它是用于本发明的实践中的光学用途的树脂。
比较例子1
图7A至7C和图8A至8C示出比较例子1的配置。图7A、图7B和图7C分别是根据本发明的比较例子1的部件的透视图、平面图和截面图。图8A、图8B和图8C分别是根据本发明的比较例子1的塑料光学元件的透视图、平面图和截面图。与图1A至1C和图2A至2C相同的要素由相同的附图标记表示,并且将省略它们的重复描述。
首先,制备具有用于模塑所述部件的模腔的注射模30。待模塑的部件的形状与图7A至7C中所示的相同。部件1是弯月形透镜,其具有带圆角的四边形并且具有在其中的光学有效区域4。部件1具有18mm的高度15、15mm的宽度16和6mm的厚度11。在位于部件的外表面上的四个位置形成突起部分3。突起部分具有1mm的高度19和6mm的宽度20。突起部分中的两个在部件的上下方向上对称地定位,并且突起部分中的另外两个在部件的左右方向上对称地定位。未在部件1中形成连接区域。
然后,将制备的部件注射模30布置在注射模装置中。接着,将作为用于模塑所述部件的熔融塑料材料的环烯烃聚合物通过模的浇道、流道和浇口注射到模腔中。此后,通过冷却步骤、模打开步骤和取出步骤制造所述部件。
接着,制备具有用于模塑塑料光学元件的第一和第二覆盖用部分的腔的注射模35。塑料光学元件的形状与图8A至8C中所示的相同。塑料光学元件2的外部形状与部件1的外部形状相同,并且第一覆盖用部分和第二覆盖用部分分别具有3mm的厚度9和3mm的厚度10。部件的突起部分由模保持。模制造成使得突起部分和部件的侧表面与模接触使得树脂不流动到侧表面上。
然后,将制造的塑料光学元件注射模35布置在注射模装置中。接着,将部件布置在塑料光学元件注射模中。此时,部件的突起部分3由模保持。接着,将作为熔融塑料的环烯烃聚合物顺序地通过模的浇道、流道和浇口注射到模腔中以用于模塑第一覆盖用部分和第二覆盖用部分。此后,通过冷却步骤、模打开步骤和取出步骤获得包括部件和与部件成一体的第一和第二覆盖用部分的塑料光学元件。
在获得的塑料光学元件中,在部件的突起部分的周边处的双折射率由于用于模塑第一覆盖用部分和第二覆盖用部分的树脂的内部压力之间的差异而增加,并且塑料光学元件的光学性能不具有足够的精度。另外,裂缝出现在部件的突起部分中。通过使用由Oji Scientific Instruments制造的装置测量双折射率。在用于测量双折射率的测量方 法中,塑料光学元件布置在两个偏振板(偏振器和检偏器)之间,并且单波长光束从偏振器侧辐射到塑料光学元件上。从在偏振器和检偏器保持在平行尼科尔(nicols)状态的同时使检偏器围绕光束的轴线旋转360度时的透射光强度的角相关确定相差。
在部件的当模塑覆盖树脂时保持所述部件的突起部分中生成的弯曲应力可以减小,并且可以提供其双折射率减小并且在其中不具有裂缝的塑料光学元件以及塑料光学元件的制造方法。
尽管已参考示例性实施例描述了本发明,但是应当理解本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应当与最广义解释一致,从而涵盖所有这样的变型以及等效结构和功能。

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1、(10)申请公布号 CN 103424785 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103424785 A *CN103424785A* (21)申请号 201310186003.4 (22)申请日 2013.05.20 2012-117750 2012.05.23 JP G02B 1/04(2006.01) B29C 45/14(2006.01) (71)申请人 佳能株式会社 地址 日本东京 (72)发明人 小林大吾 菊池涉 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 柳爱国 (54) 发明名称 塑料光学元件及其制造方法 (57) 摘要 一。

2、种塑料光学元件, 包括 : 部件, 所述部件包 括第一表面、 与所述第一表面相反的第二表面以 及连接所述第一表面和所述第二表面的侧表面 ; 覆盖所述第一表面的第一覆盖用部分 ; 以及由与 制造所述第一覆盖用部分的材料相同的材料制造 的第二覆盖用部分, 所述第二覆盖用部分覆盖所 述第二表面, 其中由与制造所述部件的材料相同 的材料制造的突起部分和由与制造所述第一覆盖 用部分的材料相同的材料制造并且邻近所述突起 部分形成的连接部分形成于所述部件的所述侧表 面的一部分上, 所述连接部分使所述第一覆盖用 部分和所述第二覆盖用部分彼此连接, 并且所述 突起部分和所述连接部分彼此成一体从而形成突 出部分。。

3、以及一种制造塑料光学元件的方法。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书8页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103424785 A CN 103424785 A *CN103424785A* 1/1 页 2 1. 一种塑料光学元件, 包括 : 部件, 所述部件包括第一表面、 与所述第一表面相反的第二表面以及连接所述第一表 面和所述第二表面的侧表面 ; 覆盖所述第一表面的第一覆盖用部分 ; 以及 由与制造所述第一覆盖用部分的材料相同的材料制造的第二覆盖用。

4、部分, 所述第二覆 盖用部分覆盖所述第二表面, 其中由与制造所述部件的材料相同的材料制造的突起部分和由与制造所述第一覆盖 用部分的材料相同的材料制造并且邻近所述突起部分形成的连接部分形成于所述部件的 所述侧表面的一部分上, 所述连接部分使所述第一覆盖用部分和所述第二覆盖用部分彼此 连接, 并且 所述突起部分和所述连接部分彼此成一体从而形成突出部分。 2. 根据权利要求 1 所述的塑料光学元件, 其中在所述部件的所述侧表面上的两个位置处形成所述突出部分。 3. 根据权利要求 1 所述的塑料光学元件, 其中制造所述部件的材料和制造所述第一覆盖用部分和所述第二覆盖用部分的材料 包括相同材料。 4. 。

5、根据权利要求 1 所述的塑料光学元件, 其中制造所述部件的材料和制造所述第一覆盖用部分和所述第二覆盖用部分的材料 包括以下的任何一种 : 聚碳酸酯、 聚甲基丙烯酸甲酯、 环烯烃聚合物、 环烯烃和 烯烃的共 聚物、 聚苯乙烯、 苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物、 芴基聚酯。 5. 一种制造塑料光学元件的方法, 包括 : 将部件布置在金属模中, 所述部件包括第一表面、 与所述第一表面相反的第二表面以 及连接所述第一表面和所述第二表面的侧表面 ; 以及 在所述第一表面和所述第二表面上模塑覆盖用部分, 其中所述部件包括在所述部件的所述侧表面的一部分上的突起部分, 并且在使所述突 起部分与所述金属模接触的。

6、同时, 在所述金属模中形成邻近所述第一表面、 所述第二表面 和所述突起部分的空间, 并且 将塑料注射到所述空间中使得所述第一表面的所述覆盖用部分和所述第二表面的所 述覆盖用部分被形成并且彼此连接。 6. 根据权利要求 5 所述的制造塑料光学元件的方法, 其中待注射到所述空间中的所述塑料包括以下的任何一种 : 聚碳酸酯、 聚甲基丙烯酸 甲酯、 环烯烃聚合物、 环烯烃和 烯烃的共聚物、 聚苯乙烯、 苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的共 聚物、 芴基聚酯。 权 利 要 求 书 CN 103424785 A 2 1/8 页 3 塑料光学元件及其制造方法 技术领域 0001 本发明涉及将用于诸如数码相机和复印机之。

7、类的光学装置中的塑料光学元件的 制造方法。 背景技术 0002 对通过注射模塑制造厚光学元件的需求不断增长。然而, 当光学元件的厚度增加 时, 由于在模塑光学元件时首先硬化的塑料表面层的固化的收缩程度与随后硬化的塑料内 部分的固化的收缩程度之间的差异, 应力增加。因此, 产生在光学元件内生成的真空泡 (空 隙) 和光学元件内的残余内部应力的问题。另外, 由于当光学元件的厚度增加时在金属模中 冷却这样的厚光学元件所需的时间变得很长, 因此产生模塑周期的长度显著增加的问题。 作为解决这些问题的措施, 日本专利特开第 63-315216 号公开了一种制造塑料光学元件的 方法, 该方法包括将预模塑塑料。

8、部件布置在金属模中并且用熔融塑料覆盖该部件使得通过 同时将熔融塑料注射到该部件的前表面和后表面上使该部件变为与熔融塑料成一体。 0003 在日本专利特开第 63-315216 号中, 为了防止预模塑塑料部件由覆盖用树脂所施 加的树脂压力而移位, 部件保持部分形成于预模塑塑料部件的外周表面上, 并且部件保持 部分与金属模接触从而直接保持预模塑塑料部件。 然而, 在该方法中, 由于同时注射到部件 的前表面和后表面上的模塑树脂的内部压力之间的差异在部件保持部分中生成弯曲应力。 产生的问题是, 该应力导致部件的变形, 并且部件的双折射率增加。因此, 由覆盖有树脂的 部件形成的厚透镜的光学性能降低, 并。

9、且在一些情况下, 裂缝出现在部件保持部分中。 发明内容 0004 创造本发明以解决以上问题, 并且本发明提供一种塑料光学元件, 其具有良好的 光学特性并且其中即使塑料光学元件厚也不太可能发生变形, 并且提供一种制造塑料光学 元件的方法。 0005 本发明提供一种塑料光学元件, 包括 : 部件, 所述部件包括第一表面、 与所述第一 表面相反的第二表面以及连接所述第一表面和所述第二表面的侧表面 ; 覆盖所述第一表面 的第一覆盖用部分 ; 以及由与制造所述第一覆盖用部分的材料相同的材料制造的第二覆盖 用部分, 所述第二覆盖用部分覆盖所述第二表面。由与制造所述部件的材料相同的材料制 造的突起部分和由与。

10、制造所述第一覆盖用部分的材料相同的材料制造并且邻近所述突起 部分形成的连接部分形成于所述部件的所述侧表面的一部分上, 所述连接部分使所述第一 覆盖用部分和所述第二覆盖用部分彼此连接。 所述突起部分和所述连接部分彼此成一体从 而形成突出部分。 0006 本发明提供一种制造塑料光学元件的方法, 包括 : 将部件布置在金属模中, 所述部 件包括第一表面、 与所述第一表面相反的第二表面以及连接所述第一表面和所述第二表面 的侧表面 ; 以及在所述第一表面和所述第二表面上模塑覆盖用部分。所述部件包括在所述 部件的所述侧表面的一部分上的突起部分, 并且在使所述突起部分与所述金属模接触的同 说 明 书 CN 。

11、103424785 A 3 2/8 页 4 时, 在所述金属模中形成邻近所述第一表面、 所述第二表面和所述突起部分的空间。 将塑料 注射到所述空间中使得所述第一表面的所述覆盖用部分和所述第二表面的所述覆盖用部 分被形成并且彼此连接。 0007 本发明的另外特征将从参考附图的示例性实施例的以下描述变得明显。 附图说明 0008 图 1A 至 1C 是示出根据本发明的第一实施例和例子 1 的部件的图示。 0009 图 2A 至 2C 是示出根据本发明的第一实施例和例子 1 的塑料光学元件的图示。 0010 图 3A 至 3D 是根据本发明的第一实施例和例子 1 的金属模的截面图。 0011 图 4。

12、A 至 4D 是示出根据本发明的第一实施例的部件的变型的图示。 0012 图 5A 至 5C 是示出根据本发明的第二实施例和例子 2 的部件的图示。 0013 图 6A 至 6C 是示出根据本发明的第二实施例和例子 2 的塑料光学元件的图示。 0014 图 7A 至 7C 是示出根据本发明的比较例子 1 的部件的图示。 0015 图 8A 至 8C 是示出根据本发明的比较例子 1 的塑料光学元件的图示。 具体实施方式 0016 第一实施例 0017 下面将描述根据本发明的第一实施例的塑料光学元件。 0018 根据第一实施例的塑料光学元件包括部件以及形成于部件的第一表面和第二表 面上的覆盖用部分。

13、。 部件包括在部件的侧表面的一部分上由制造该部件的材料和制造覆盖 用部分的材料制造的突出部分, 并且第一表面的覆盖用部分和第二表面的覆盖用部分通过 突出部分彼此连接。在其表面上形成覆盖用部分之后将作为塑料光学元件 (透镜) 的芯体的 透明部件将在本文中被称为部件。换句话说, 作为塑料光学元件 (透镜) 的中心芯体 (芯体) 的部件将在本文中被称为部件。已形成的塑料光学元件的表面可以附加地覆盖有塑料。制 造塑料光学元件的塑料可以是透明的。术语 “透明” 不仅表示无色和透明的状态, 而且表示 有色和透明的状态, 并且可见光透射率可以为至少 80% 或更大。 0019 在图 1A 至 1C、 图 2。

14、A 至 2C 和图 3A 至 3D 中示出以上配置。图 1A、 图 1B 和图 1C 分 别是根据本发明的第一实施例的部件的透视图、 平面图和截面图。图 1A 至 1C 示出部件 1、 部件的侧表面 111、 从部件的侧表面的一 (些) 部分突起的、 部件的突起部分 3、 光学有效区 域 4、 部件的第一表面 5、 与第一表面 5 相反的部件的第二表面 6、 部件的厚度 11、 部件的高 度 15、 部件的宽度 16、 部件的突起部分的高度 19、 部件的突起部分的宽度 20、 连接区域 21、 连接区域的高度 22、 连接区域的宽度 23 和光轴 X。 0020 图 2A、 图 2B、 图 。

15、2C 分别是根据第一实施例的塑料光学元件的透视图、 平面图和截 面图。与图 1A 至 1C 相同的要素由相同的附图标记表示, 并且将省略它们的重复描述。图 2A至2C示出塑料光学元件2、 由覆盖用塑料制造并且形成于部件的第一表面上的第一覆盖 用部分的厚度 9、 由覆盖用塑料制造并且形成于部件的第二表面上的第二覆盖用部分的厚 度 10、 塑料光学元件的第一光学表面 13、 塑料光学元件的第二光学表面 14、 塑料光学元件 的高度 17 和塑料光学元件的宽度 18。覆盖用塑料也注射到连接区域 21 中, 由此形成连接 部分。连接部分的每一个与部件的突起部分 3 的相应一个成一体, 由此形成由制造部。

16、件的 说 明 书 CN 103424785 A 4 3/8 页 5 材料和制造覆盖用部分的材料制造的突出部分。 0021 在当从部件的侧表面突起的突起部分与金属模接触从而由金属模保持的同时模 塑分别覆盖部件的第一表面和第二表面的第一覆盖用部分和第二覆盖用部分的情况下, 当 模塑覆盖用部分时应力施加到突起部分。因此, 部件的双折射率增加, 并且在一些情况下, 裂缝出现在部件的突起部分中。在从驻留步骤到冷却步骤的时期期间, 在第一覆盖用部分 和第二覆盖用部分的内部的树脂压力之间出现差异, 并且生成从覆盖用部分中的具有较大 树脂压力的一个朝着具有较小树脂压力的另一个覆盖用部分作用的压力。该压力导致应。

17、 力。 0022 连接区域 21 的每一个形成于图 1A 和 1B 中所示的部件的对应突起部分 3 中。当 模塑塑料光学元件时, 第一覆盖用部分和第二覆盖用部分用连接区域 21 的每一个中的覆 盖用树脂彼此连接。 即使在第一覆盖用部分和第二覆盖用部分的内部的树脂压力之间出现 差异, 树脂压力也可以在覆盖用部分之间经由连接区域 21 传递。所以, 形成这样的区域具 有减小在突起部分中生成的应力的有益效果。形成于连接区域 21 中的连接部分与部件的 对应突起部分 3 成一体, 由此形成由制造部件 1 的材料和制造覆盖用部分的材料制造的突 出部分。因此, 突出部分的强度可以增强, 并且因此, 可以提。

18、供包括其中不出现裂缝并且其 双折射率减小的突出部分的塑料光学元件 2。 0023 作为例子, 当从平行于光轴 X 的方向观察时图 1A 至 1C 中所示的连接区域 21 的每 一个具有通过切除对应的突起部分 3 形成的矩形。然而, 连接区域 21 的形状不限于这样的 形状。图 4A 至 4D 示出形成于部件的突起部分中的连接区域的其它形状。图 4A 至 4D 是形 成于根据第一实施例的部件的对应突起部分中的连接区域的变型的平面图。与图 1A 至 1C 和图 2A 至 2C 相同的要素由相同的附图标记表示, 并且将省略它们的重复描述。在图 4A 中 当从平行于光轴 X 的方向观察时连接区域 21。

19、 的每一个具有半圆形, 并且在图 4B 中当从平 行于光轴 X 的方向观察时连接区域 21 的每一个具有三角形。在图 4C 中, 当从平行于光轴 X 的方向观察时连接区域 21 具有矩形并且在突起部分 3 的每一个中的两个位置处形成。在 图 4D 中当从平行于光轴 X 的方向观察时连接区域 21 的每一个具有圆形。当模塑塑料光学 元件时, 树脂注射到具有所述形状的任何一个的连接区域 21 中, 由此形成连接部分。即使 在第一覆盖用部分和第二覆盖用部分的内部的树脂压力之间出现差异, 压力也可以在覆盖 用部分之间经由连接部分传递。所以, 连接部分具有减小突起部分中生成的应力的有益效 果。因此, 可。

20、以提供其双折射率减小的塑料光学元件 2 且不会导致裂缝出现在部件的突起 部分 3 中。 0024 图 1A 至 1C 示出在当从平行于光轴 X 的方向观察时作为透镜的部件 1 的外部形状 为具有圆角的四边形的情况下的部件 1。然而, 根据本发明的部件 1 不限于以上形状, 并且 当从平行于光轴 X 的方向观察时作为透镜的部件 1 的外部形状可以为四边形、 椭圆形、 圆 形、 多边形等。部件 1 可以具有覆盖有塑料材料或与塑料材料成一体的透镜表面。尽管作 为例子描述了在两个位置形成突起部分 3(所述位置的每一个处在部件 1 的短侧中的一个 的中心附近) 的情况, 但是不特别地限制形成突起部分 3。

21、 的位置和突起部分 3 的数量。在突 起部分3在两个位置处形成的情况下, 与突起部分3仅仅在一个位置处形成的情况相比, 当 树脂注射到用于形成覆盖用部分的空间中时施加到突起部分的应力减小, 并且因此可以进 一步抑制裂缝的出现。例如, 在四边形透镜的情况下, 当从平行于光轴 X 的方向观察时突起 说 明 书 CN 103424785 A 5 4/8 页 6 部分 3 可以形成于透镜的短侧的中心的附近、 透镜的长侧的中心的附近或四边形的对角点 的附近。突起部分 3 可以仅仅在一个位置处形成或者可以在多个位置处形成。突起部分 3 可以在透镜的短侧和长侧上都形成。类似地, 在当从平行于光轴 X 的方向。

22、观察时作为透镜 的部件的外部形状是任何其它形状的情况下, 不特别地限制形成突起部分的位置和突起部 分的数量。尽管图 1A 示出当从平行于光轴 X 的方向观察时具有矩形并且从部件的外表面 突起的突起部分 3 的例子, 但是当从平行于光轴 X 的方向观察时突起部分 3 的形状可以为 圆形、 半圆形、 多边形等。 0025 以弯月形透镜作为例子描述本发明的第一实施例。然而, 本发明不限于以上透镜 并且可以广泛地应用于光学元件, 例如包括凸透镜、 凹透镜、 柱面透镜、 f 透镜和菲涅耳透 镜的各种透镜。 0026 接着, 将参考图 3A 至 3D 描述第一实施例的塑料光学元件 2 的制造方法的例子。 。

23、与图 1A 至 1C 和图 2A 至 2C 相同的要素由相同的附图标记表示, 并且将省略它们的重复描 述。在第一实施例的塑料光学元件 2 的制造方法的例子中, 部件布置在金属模中, 并且部件 的突起部分与金属模接触从而由金属模保持。在部件中, 连接区域形成于由金属模保持的 部件的突起部分的每一个中, 或者形成于由金属模保持的部件的突起部分的每一个的相邻 部分中, 并且空间形成于金属模中使得覆盖用塑料也注射到连接区域的每一个中。空间是 模腔的 (一些) 部分。突起部分和部件的侧表面的除了连接区域以外的部分与金属模接触。 在该状态下, 将熔融塑料注射到部件的第一表面和第二表面上, 使得第一覆盖用部。

24、分和第 二覆盖用部分分别形成于部件的第一表面和第二表面上并且与其成一体。因此, 形成包括 由制造部件的材料和制造覆盖用部分的材料制造并且形成于部件的侧表面的 (一些) 部分 上的突出部分的塑料光学元件。 0027 图 3A 至 3D 是根据第一实施例的金属模的例子的截面图。图 3A 至 3D 示出部件注 射模30、 部件注射模的模腔31、 部件注射模的浇口32、 部件注射模的流道33、 部件注射模的 浇道 34、 塑料光学元件注射模 35、 塑料光学元件注射模的浇口 36、 塑料光学元件注射模的 流道 37 和塑料光学元件注射模的浇道 38。 0028 在图 3A 中, 用于形成部件 1 的部。

25、件注射模 30 内的模腔 31 具有形成突起部分 3 和 连接区域 21(空间) 的形状。将作为模塑部件 1 的材料的熔融塑料通过浇道 34、 流道 33 和 浇口 32 注射到模腔中, 使得可以获得由塑料制造的形成有突起部分 3 和连接区域 21 的部 件 1。 0029 接着, 将部件 1 插入图 3C 中所示的塑料光学元件注射模 35 中。形成空间使得连 接区域变为模 35 中的模腔的 (一些) 部分, 同时部件的突起部分 3 与模 35 接触从而由模 35 保持。 突起部分和部件的侧表面的除了连接区域以外的部分与金属模接触使得树脂将不流 动到侧表面上。然后, 将作为模塑覆盖用部分的材料。

26、的图 3D 中所示的覆盖用塑料 12 通过 浇道38、 流道37和浇口36注射到模腔中。 尽管浇口可以定位在连接区域中, 但是浇口的位 置不限于连接区域中。在浇口定位在连接区域中的情况下, 第一和第二覆盖用部分可以容 易地彼此连接, 并且可以进一步抑制突起部分 3 中的裂缝等的出现。因此, 可以减小塑料光 学元件 2 的双折射率。在模腔充满覆盖用塑料 12 之后, 覆盖用塑料流动到形成于部件的突 起部分 3 中或形成于部件的突起部分 3 的相邻部分中的连接区域 21 中从而形成连接部分。 因此, 由制造部件的材料和制造覆盖用部分的材料制造的突出部分形成于部件的侧表面的 说 明 书 CN 103。

27、424785 A 6 5/8 页 7 (一些) 部分上。第一表面的第一覆盖用部分和第二表面的第二覆盖用部分通过突出部分彼 此连接。然而, 侧表面的除了连接部分以外的部分不连接到覆盖用部分, 也就是说, 没有覆 盖用部分形成于侧表面的除了连接部分以外的部分上。此后, 可以通过未在附图中示出的 冷却步骤、 模打开步骤和取出步骤获得包括部件 1 和由覆盖用塑料 12 制造并且与部件 1 成 一体的覆盖用部分的塑料光学元件 2。第一覆盖用部分和第二覆盖用部分在塑料光学元件 2 的侧表面的除了由制造部件的材料和制造覆盖用部分的材料制造的部分以外的部分中并 不彼此连接, 并且因此, 塑料光学元件 2 的侧。

28、表面的除了突出部分以外的部分暴露。使用这 样的配置, 可以获得塑料光学元件 2, 其变形被抑制, 其双折射率减小, 并且其中在由金属模 保持的部件的突起部分 3 中不出现裂缝。 0030 制造图 3B 至 3D 中所示的部件 1 的材料和制造覆盖用部分的材料不特别地被限制 并且可以是相同材料或不同材料, 只要它们是热塑性的。 材料的例子是包括聚碳酸酯、 环烯 烃和 烯烃的共聚物、 聚苯乙烯、 苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物、 芴基聚酯等中的任 何一种的材料。 0031 塑料光学元件 2 的光学表面 13 和光学表面 14 不特别地分别限于第一光学表面和 第二光学表面, 并且可以分别是第二光学表。

29、面和第一光学表面。 另外, 不特别地限制光学表 面的形状, 并且光学表面可以是球面、 非球面、 自由形状表面等。然而, 至少在图 2A 中所示 的塑料光学元件 2 的光学有效区域 4 中, 部件 1 的第一表面 5 和第二表面 6 的形状以及塑 料光学元件 2 的第一光学表面 13 和第二光学表面 14 的形状可以大致彼此相似。另外, 至 少在光学有效区域 4 中, 覆盖部件 1 的第一表面 5 的第一覆盖用部分的厚度 9 和覆盖部件 1 的第二表面 6 的第二覆盖用部分的厚度 10 可以大致相同。此外, 至少在光学有效区域 4 中, 部件 1 的厚度 11 可以不小于第一覆盖用部分的厚度 9。

30、 和第二覆盖用部分的厚度 10 的 总和。 该配置具有的优点在于可以抑制由于模塑之后塑料光学元件的收缩引起的塑料光学 元件的变形。尽管通过在模塑部件 1 之后在部件 1 上进行机加工来形成连接区域 21 是可 接受的, 但是使用在模塑部件 1 的同时形成连接区域 21 的方法更容易, 原因是不需要附加 的步骤。 0032 第二实施例 0033 现在将在下面描述根据本发明的第二实施例的塑料光学元件。 0034 图5A、 图5B和图5C分别是根据第二实施例的部件的透视图、 平面图和截面图。 图 6A、 图 6B 和图 6C 分别是根据第二实施例的塑料光学元件的透视图、 平面图和截面图。与图 1A 。

31、至 1C 和图 2A 至 2C 相同的要素由相同的附图标记表示, 并且将省略它们的重复描述。 0035 图 5A 至 5C 示出部件 1 的形状。图 5A 至 5C 示出例子, 其中部件 1 具有带圆角的 四边形并且其中突起部分 3 形成于在部件的外表面上并且在部件的短侧和长侧的中心部 分中的四个位置。在四个位置形成突起部分 3 能够进一步减小施加到突起部分 3 的应力, 并且因此, 可以改善塑料光学元件的光学特性。 0036 图 6A 至 6C 示出塑料光学元件 2 的形状。塑料光学元件 2 的外部形状与部件 1 相 同。在金属模中模塑塑料光学元件 2, 所述金属模被制造成使得连接区域 (空。

32、间) 形成于部 件的突起部分的外侧上。当模塑塑料光学元件 2 时, 部件定位成使得突起部分和部件的侧 表面的除了连接区域以外的部分与金属模接触使得树脂将不流动到侧表面上。 使用这样的 配置, 可以获得塑料光学元件 2, 其变形被抑制, 其双折射率减小, 并且其中在由金属模保持 说 明 书 CN 103424785 A 7 6/8 页 8 的部件的突起部分 3 中不出现裂缝。 0037 例子 0038 接着, 下面将描述例子。 0039 例子 1 0040 制备具有用于模塑部件的模腔的注射模30。 待模塑的部件的形状与图1A至1C中 所示的相同。部件是弯月形透镜, 其具有带圆角的四边形并且具有在。

33、其中的光学有效区域 4。部件具有 18mm 的高度 15、 15mm 的宽度 16 和 6mm 的厚度 11。在位于部件的外表面上并 且在部件的短侧的中心部分中的位置处形成突起部分 3, 并且突起部分 3 具有 1mm 的高度 19 和 6mm 的宽度 20。突起部分 3 在部件的上下方向上对称地定位。在突起部分 3 的每一 个的中心形成连接区域 21, 当模塑塑料光学元件时第一覆盖用部分和第二覆盖用部分将在 连接区域中彼此连接。连接区域 21 的每一个具有 1.5mm 的高度 22 和 2mm 的宽度 23。 0041 首先, 将制备的部件注射模 30 布置在注射模装置中。接着, 将作为用于。

34、模塑所述 部件的熔融塑料材料的环烯烃聚合物通过模的浇道、 流道和浇口注射到模腔中。 此后, 通过 冷却步骤、 模打开步骤和取出步骤制造所述部件。 0042 接着, 制备具有用于模塑塑料光学元件的第一和第二覆盖用部分的模腔的注射模 35。塑料光学元件的形状与图 2A 至 2C 中所示的相同。塑料光学元件的外部形状与部件的 外部形状相同, 并且第一覆盖用部分和第二覆盖用部分分别具有 3mm 的厚度 9 和 3mm 的厚 度 10。部件的突起部分由模保持, 并且模制造成使得连接区域变为作为腔的 (一些) 部分的 空间。 突起部分和部件的侧表面的除了连接区域以外的部分与模接触使得树脂不流动到侧 表面上。

35、。 0043 然后, 将制造的塑料光学元件注射模 35 布置在注射模装置中。接着, 将部件布置 在塑料光学元件注射模中。此时, 确认形成所述空间使得连接区域变为模中的模腔的 (一 些) 部分, 同时部件的突起部分由模保持。部件布置成使得突起部分和部件的侧表面除了 连接区域以外的部分与模接触。接着, 将作为用于模塑所述覆盖用部分的熔融塑料的环烯 烃聚合物顺序地通过模的浇道、 流道和浇口注射到模腔中。在模腔完全充满环烯烃聚合物 之后, 第一覆盖用部分和第二覆盖用部分在形成于部件的突起部分中的连接区域中彼此连 接, 由此形成连接部分。 此时, 部件的侧表面的除了连接部分以外的部分不连接到覆盖用部 分。

36、。 此后, 通过冷却步骤、 模打开步骤和取出步骤获得包括部件和与部件成一体的覆盖用部 分的塑料光学元件。 0044 获得的塑料光学元件的双折射率减小。裂缝不出现在部件的突起部分中。通过使 用由 Oji Scientific Instruments 制造的装置测量双折射率。在用于测量双折射率的测 量方法中, 塑料光学元件布置在两个偏振板 (偏振器和检偏器) 之间, 并且单波长光束从偏 振器侧辐射到塑料光学元件上。从在偏振器和检偏器保持在平行尼科尔 (nicols) 状态的 同时使检偏器围绕光束的轴线旋转 360 度时的透射光强度的角相关确定相差。 0045 尽管环烯烃聚合物用作例子 1 中的部件。

37、和覆盖用塑料的材料, 但是材料不被特别 地限制并且可以是任何材料, 只要它是用于本发明的实践中的光学用途的树脂。 0046 例子 2 0047 图 5A 至 5C 和图 6A 至 6C 示出在例子 2 中制造的部件和塑料光学元件的配置。图 5A、 图 5B 和图 5C 分别是根据本发明的例子 2 的部件的透视图、 平面图和截面图。图 6A、 图 说 明 书 CN 103424785 A 8 7/8 页 9 6B 和图 6C 分别是根据本发明的例子 2 的塑料光学元件的透视图、 平面图和截面图。与图 1A 至 1C 和图 2A 至 2C 相同的要素由相同的附图标记表示, 并且将省略它们的重复描述。

38、。 0048 首先, 制备具有用于模塑所述部件的模腔的注射模 30。待模塑的部件的形状与图 5A至5C中所示的相同。 部件是弯月形透镜, 其具有带圆角的四边形并且具有在其中的光学 有效区域 4。部件具有 18mm 的高度 15、 15mm 的宽度 16 和 6mm 的厚度 11。在位于部件的外 表面上并且在部件的短侧和长侧的中心部分中的四个位置处形成突起部分 3。突起部分具 有 1mm 的高度 19 和 3mm 的宽度 20。突起部分中的两个在部件的上下方向上对称地定位, 并 且突起部分中的另外两个在部件的左右方向上对称地定位。 0049 然后, 将制备的部件注射模 30 布置在注射模装置中。。

39、接着, 将作为用于模塑所述 部件的熔融塑料材料的环烯烃聚合物通过模的浇道、 流道和浇口注射到腔中。 此后, 通过冷 却步骤、 模打开步骤和取出步骤制造所述部件。 0050 接着, 制备具有用于模塑塑料光学元件的第一和第二覆盖用部分的模腔的注射模 35。塑料光学元件的形状与图 6A 至 6C 中所示的相同。塑料光学元件 2 的外部形状与部件 1 的外部形状相同, 并且第一覆盖用部分和第二覆盖用部分分别具有 3mm 的厚度 9 和 3mm 的厚度 10。部件的突起部分由模保持, 并且模制造成使得作为具有 1mm 的高度 22 和 1.5mm 的宽度 23 的空间的连接区域形成于部件的突起部分 3 。

40、的外侧上从而成为模腔的 (一些) 部 分。 突起部分和部件的侧表面的除了连接区域以外的部分与模接触使得树脂不流动到侧表 面上。 0051 然后, 将制造的塑料光学元件注射模 35 布置在注射模装置中。接着, 将部件布置 在塑料光学元件注射模中。此时, 确认形成所述空间使得连接区域变为模中的模腔的 (一 些) 部分, 同时部件的突起部分由模保持。接着, 将作为用于模塑所述覆盖用部分的熔融塑 料的环烯烃聚合物顺序地通过模的浇道、 流道和浇口注射到模腔中。在模腔完全充满环烯 烃聚合物之后, 第一覆盖用部分和第二覆盖用部分在形成于突起部分的外侧上的连接区域 中彼此连接, 由此形成连接部分。 此时, 部。

41、件的侧表面的除了连接部分以外的部分不连接到 覆盖用部分。 此后, 通过冷却步骤、 模打开步骤和取出步骤获得包括部件和与部件成一体的 覆盖用部分的塑料光学元件。 0052 获得的塑料光学元件的双折射率减小。裂缝不出现在部件的突起部分中。通过使 用由 Oji Scientific Instruments 制造的装置测量双折射率。在用于测量双折射率的测 量方法中, 塑料光学元件布置在两个偏振板 (偏振器和检偏器) 之间, 并且单波长光束从偏 振器侧辐射到塑料光学元件上。从在偏振器和检偏器保持在平行尼科尔 (nicols) 状态的 同时使检偏器围绕光束的轴线旋转 360 度时的透射光强度的角相关确定相。

42、差。 0053 尽管环烯烃聚合物用作例子 2 中的部件和覆盖用塑料的材料, 但是材料不被特别 地限制并且可以是任何材料, 只要它是用于本发明的实践中的光学用途的树脂。 0054 比较例子 1 0055 图 7A 至 7C 和图 8A 至 8C 示出比较例子 1 的配置。图 7A、 图 7B 和图 7C 分别是根 据本发明的比较例子 1 的部件的透视图、 平面图和截面图。图 8A、 图 8B 和图 8C 分别是根据 本发明的比较例子 1 的塑料光学元件的透视图、 平面图和截面图。与图 1A 至 1C 和图 2A 至 2C 相同的要素由相同的附图标记表示, 并且将省略它们的重复描述。 0056 首。

43、先, 制备具有用于模塑所述部件的模腔的注射模 30。待模塑的部件的形状与图 说 明 书 CN 103424785 A 9 8/8 页 10 7A 至 7C 中所示的相同。部件 1 是弯月形透镜, 其具有带圆角的四边形并且具有在其中的 光学有效区域 4。部件 1 具有 18mm 的高度 15、 15mm 的宽度 16 和 6mm 的厚度 11。在位于部 件的外表面上的四个位置形成突起部分 3。突起部分具有 1mm 的高度 19 和 6mm 的宽度 20。 突起部分中的两个在部件的上下方向上对称地定位, 并且突起部分中的另外两个在部件的 左右方向上对称地定位。未在部件 1 中形成连接区域。 005。

44、7 然后, 将制备的部件注射模 30 布置在注射模装置中。接着, 将作为用于模塑所述 部件的熔融塑料材料的环烯烃聚合物通过模的浇道、 流道和浇口注射到模腔中。 此后, 通过 冷却步骤、 模打开步骤和取出步骤制造所述部件。 0058 接着, 制备具有用于模塑塑料光学元件的第一和第二覆盖用部分的腔的注射模 35。塑料光学元件的形状与图 8A 至 8C 中所示的相同。塑料光学元件 2 的外部形状与部件 1的外部形状相同, 并且第一覆盖用部分和第二覆盖用部分分别具有3mm的厚度9和3mm的 厚度10。 部件的突起部分由模保持。 模制造成使得突起部分和部件的侧表面与模接触使得 树脂不流动到侧表面上。 0。

45、059 然后, 将制造的塑料光学元件注射模 35 布置在注射模装置中。接着, 将部件布置 在塑料光学元件注射模中。此时, 部件的突起部分 3 由模保持。接着, 将作为熔融塑料的环 烯烃聚合物顺序地通过模的浇道、 流道和浇口注射到模腔中以用于模塑第一覆盖用部分和 第二覆盖用部分。 此后, 通过冷却步骤、 模打开步骤和取出步骤获得包括部件和与部件成一 体的第一和第二覆盖用部分的塑料光学元件。 0060 在获得的塑料光学元件中, 在部件的突起部分的周边处的双折射率由于用于模塑 第一覆盖用部分和第二覆盖用部分的树脂的内部压力之间的差异而增加, 并且塑料光学元 件的光学性能不具有足够的精度。另外, 裂缝。

46、出现在部件的突起部分中。通过使用由 Oji Scientific Instruments 制造的装置测量双折射率。在用于测量双折射率的测量方法中, 塑料光学元件布置在两个偏振板 (偏振器和检偏器) 之间, 并且单波长光束从偏振器侧辐射 到塑料光学元件上。从在偏振器和检偏器保持在平行尼科尔 (nicols) 状态的同时使检偏 器围绕光束的轴线旋转 360 度时的透射光强度的角相关确定相差。 0061 在部件的当模塑覆盖树脂时保持所述部件的突起部分中生成的弯曲应力可以减 小, 并且可以提供其双折射率减小并且在其中不具有裂缝的塑料光学元件以及塑料光学元 件的制造方法。 0062 尽管已参考示例性实施。

47、例描述了本发明, 但是应当理解本发明不限于所公开的示 例性实施例。以下权利要求的范围应当与最广义解释一致, 从而涵盖所有这样的变型以及 等效结构和功能。 说 明 书 CN 103424785 A 10 1/7 页 11 图 1A 图 1B 图 1C图 2A 说 明 书 附 图 CN 103424785 A 11 2/7 页 12 图 2B 图 2C 图 3A 图 3B 说 明 书 附 图 CN 103424785 A 12 3/7 页 13 图 3C 图 3D 图 4A图 4B 说 明 书 附 图 CN 103424785 A 13 4/7 页 14 图 4C图 4D 图 5A 图 5B 说 明 书 附 图 CN 103424785 A 14 5/7 页 15 图 5C 图 6A 图 6B 图 6C 说 明 书 附 图 CN 103424785 A 15 6/7 页 16 图 7A 图 7B 图 7C 图 8A 说 明 书 附 图 CN 103424785 A 16 7/7 页 17 图 8B 图 8C 说 明 书 附 图 CN 103424785 A 17 。

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