[发明专利]菲涅尔透镜的制造方法、所用射出成型模具装置及制得的菲涅尔透镜

说明书

本发明公开了一种菲涅尔透镜的制造方法、所用射出成型模具装置及制得的菲涅尔透镜。该制造方法包括：快速加热步骤、射出步骤、转印步骤以及快速降温成型步骤。该快速加热步骤包括对菲涅尔透镜射出成型模具装置内的至少一模具水路注入高热流体以进行快速加热到热塑性塑料材料可流动的温度。该快速降温成型步骤为对该射出成型模具装置内的模具水路注入低温流体以快速冷却该模腔内的液态热塑性材料并使其冷却凝固，形成菲涅尔透镜。通过模具水路能够使射出成型模具装置均匀快速升温与降温，避免塑料材料局部冷却固化，从而提升菲涅尔透镜的光学质量。

技术领域

本发明涉及一种菲涅尔透镜的制造方法、所用射出成型模具装置及制得的菲涅尔透镜，特别涉及一种菲涅尔透镜的制造方法、制造时所用的射出成型模具装置以及制得的菲涅尔透镜。

背景技术

菲涅尔透镜又称螺纹透镜，其光学特性的特点是焦距短，且比一般透镜更为省料且更为轻巧。相较于更早期的透镜设计，菲涅尔透镜更薄，因此可以传递更多光量，因此，光源透过菲涅尔透镜折射之后，能更有效地将光线射向远方。

菲涅尔透镜广泛地应于灯塔投射导航灯、投影片投影机的镜头、背投影显示器的屏幕、以及汽车前灯上，可谓用途最为广泛的透镜。

现今大多数光学透镜以射出成型的方法配合模具制成，传统的菲涅尔透镜亦主要通过该方法来生产，一般而言，菲涅尔透镜是通过一射出成型模具机将热塑性塑料进行加工成型。然而，现有的菲涅尔透镜模具，因模具升温慢，模具各部位的温度高低不均，导致热塑性塑料在模具模腔内流动的速度快慢不一，因而成形周期过长，导致注塑过程中容易在菲涅尔透镜的表面产生缺陷流痕、气纹，最终令菲涅尔透镜的表面无法达到充分高光镜面的效果。此外，由于模具各部位在加工时的温度不均，温度较低的塑料材料先行冷却成形，导致菲涅尔透镜的尖锐部位产生充填不足的短射(Short Shot)缺陷，而这类含短射缺陷的菲涅尔透镜内部亦伴随应力集结的问题，进而影响光学成像，严重影响菲涅尔透镜的品质量。

请参照图18，图18为上述具有短射缺陷的传统菲涅尔透镜90，在其截面的锯齿部的尖端91及相邻锯齿部间的凹沟92均因塑料材料填充不足而在15倍光学放大倍率的电子显微镜下已呈现圆角钝状，而不是理想的尖锐状。

截至目前为止，业界尚未通过任何加工方法制造出具有在超过15倍光学放大倍率的电子显微镜下仍呈现尖锐状的菲涅尔透镜的锯齿部及凹沟。

发明内容

本发明人有鉴于现有制造菲涅尔透镜的射出成型模具机及加工方式在射出成型过程中因模具各部位冷热不均造成其模腔局部填充不足，造成菲涅尔透镜成品的锯齿部尖锐度不足而影响光学质量等缺点，改良其不足与缺失，进而创作出一种的菲涅尔透镜的制造方法、制造时所用的射出成型模具装置以及制得的菲涅尔透镜。

本发明主要目的在于提供一种菲涅尔透镜的制造方法、所用射出成型模具装置及制得的菲涅尔透镜。该制造方法是通过对热塑性塑料材料进行急冷急热的处理步骤而令塑料材料能充分地填充到模具中的凹穴中，藉以使制造出的菲涅尔透镜在锯齿部的尖端上和凹沟中产生足够锐利的结构，并使菲涅尔透镜的表面具有高光镜面的效果，从而提升菲涅尔透镜的光学质量。

为达上述目的，本发明的利用急冷急热模仁的菲涅尔透镜的制造方法包括以下步骤：

一快速加热步骤，对菲涅尔透镜射出成型模具装置内的至少一模具水路注入高热流体以进行快速加热到热塑性塑料材料可流动的温度；

一射出步骤，向该菲涅尔透镜射出成型模具装置内一模腔中注入液态热塑性塑料材料；

一转印步骤，用至少一对模仁向该模腔内的液态热塑性塑料材料加压，以使该热塑性塑料材料产生菲涅尔透镜结构；以及

一快速降温成型步骤，改以对该菲涅尔透镜射出成型模具装置内的模具水路注入低温流体以快速冷却该模腔内的液态热塑性材料并使其冷却凝固，形成菲涅尔透镜。