[发明专利]菲涅耳透镜和注射模具

说明书

技术领域

本发明涉及菲涅耳透镜和在制造菲涅耳透镜时使用的注射模具。 特别地，本发明涉及当通过使用模具的塑料注射成型制造时具有改进 的外观质量的菲涅耳透镜，并且涉及注射模具。

背景技术

菲涅耳透镜具有通过切出透镜表面并在平面上以同心的方式配置 它们而形成的环带结构，并且可被视为棱镜的集合体。一般地，为了 使得透镜具有足够的折光力，需要增加透镜表面的曲率，透镜因此变 厚。但是，通过将透镜制成为菲涅耳透镜，透镜可在具有平整结构的 同时具有聚焦功能，由此使得能够实现紧凑化和较高的集成特性。菲 涅耳透镜的实际例子包括背投影屏幕、高射投影仪中的会聚透镜和用 于照相机的取景器的聚焦屏幕。

常用的菲涅耳透镜具有球形透镜表面和高度从中心环带向外部环 带逐渐增加的环带。从内缘向外缘以约几十微米的固定间距配置这些 环带。通常通过塑料注射成型制造小尺寸菲涅耳透镜，并且，日本专 利公开No.6-892提出用于通过注射成型形成菲涅耳透镜的方法。由 于注射成型需要的周期时间比压缩成型短，因此生产率大大提高。但 是，由于基材在冷却过程中大大收缩，因此菲涅耳透镜表面上的微环 带结构变得楔入模具中，使得难以从模具去除菲涅耳透镜。为了解决 该问题，日本专利公开No.6-892公开了这样一种方法，即，通过将 可移动模具的温度设为比静止模具高以增加可移动模具中的树脂的收 缩量、使得导致可移动模具中的树脂翘曲，促进模具可去除性。还公 开了用于避免当树脂沿环带延伸时出现的焊接(welding)的闸门形状。

菲涅耳透镜有时具有圆形形状以外的外部形状。例如，在矩形菲 涅耳透镜中，矩形的内部区域中的环带具有360°圆形形状，而外部区 域中的环带由于矩形形状被分段或分割。在用于使这种菲涅耳透镜成 型的注射模具中，与圆形环带对应的部分具有没有开口的圆形沟槽， 而与被分段或分割的环带对应的部分具有以不连续的方式延伸到模具 的边缘的圆弧沟槽。

当要通过使用这种注射模具的注射成型形成菲涅耳透镜时，难以 均匀地形成所有的环带。特别地，在注射成型中的填充过程中，树脂 被注入模具中，使得它将空气挤出空腔。在菲涅耳透镜的注射成型中， 在圆形沟槽中，由于它们没有空气的逃逸路径，因此树脂填充过程受 到空气的阻挡，而在圆弧沟槽中，由于它们具有当注入树脂时从中排 放空气的开放端部，因此树脂填充过程被顺利地执行。这种成型特性 的变化导致内部环带和外部环带之间的形状差异。以下详细描述这一 点。

例如，图10A和图10B示出具有矩形形状的菲涅耳透镜。矩形的 中心和菲涅耳环带的中心相互对准。位于作为矩形的内切圆的环带2 的内侧的环带1具有360°圆形形状，而位于环带2的外侧的环带3被 分割成中心角小于180°的两个圆弧环带段(参见图10A)。在环带3 的外侧是环带4，环带4位于与矩形的短边接触的环带5的内侧。环 带4被分为具有相同的半径的两个圆弧环带段。环带5的外侧的环带 6被分成具有相同的半径的四个环带段(参见图10B)。

参照图11A～11C，当菲涅耳环带的中心相对于矩形向上稍微偏移 时，环带形状从圆形形状变为圆弧形状的位置和半径相同的环带段的 数量改变的位置也偏移。在这种情况下，上述的位置包含以下的三个 位置。特别地，位于与更接近菲涅耳环带的中心的长边接触的环带8 的内侧的环带7具有360°圆形形状，而环带8的外侧的环带9具有中 心角小于360°的圆弧形状(参见图11A)。位于与远离菲涅耳环带的 中心的长边接触的环带10的外侧的环带11包含具有相同半径的两个 圆弧环带段(参见图11B)。位于与短边接触的环带12的外侧的环带 13包含具有相同的半径的四个圆弧环带段(参见图11C)。

当通过注射成型形成这种菲涅耳透镜时，环带形状或环带段的数 量变化的边界区域成为在菲涅耳表面上具有不同的成型特性的区域。 由于该边界区域与其它区域不同，因此需要外观质量的改善。

发明内容

本发明提供一种菲涅耳透镜，该菲涅耳透镜具有在其基材的表面 上形成的多个同心配置的圆形环带和圆弧环带。在菲涅耳透镜中，基 材的表面包括其中配置有圆形环带的中心区域、位于中心区域的外侧 并且其中配置有圆弧环带的外部区域以及中心区域和外部区域之间的 边界区域。边界区域中的环带的间距比中心区域和外部区域中的环带 的间距小。