JP4132980B2 - Mold for optical element molding - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば非球面レンズ等の、高精度な光学素子をプレス成形によって製造する際に使用される成形用金型に係る。
【0002】
【従来の技術】
近年、光通信などに用いられるレンズでは、光の結合効率を向上させるため、レンズの面精度、ディセンタ、チルトなどについて要求される精度が次第に厳しくなって来ている。また、これらのレンズでは、高精度化及び小型化のため、レンズ径が小さくなると同時に非球面化が進んでいる。
【0003】
レーザ・ダイオードから出た光を光ファイバに集光させるレンズでは、ステンレス製の鏡筒にレンズを固定し、この鏡筒付きレンズをレーザ・ダイオード・モジュールにYAGレーザで溶接して固定している。このような鏡筒付きレンズを製造する際、非球面レンズの成形と非球面レンズの鏡筒への固定を同時に行うことができるプレス成形法が広く採用されている。
【0004】
図2に、鏡筒付きレンズを成形する際に使用される従来の金型の一例を示す。
【0005】
固定ダイ21は、第一支持リング23の中心に設けられた装着孔の中に装着されている。移動ダイ22は、第二支持リング24の中心に設けられた装着孔の中に装着されている。各装着孔は、それぞれの入口部分に内径が拡大された部分が形成されており、その内側に鏡筒12が収容される。
【0006】
移動ダイ22の先端部の外周に鏡筒12を装着した後、移動ダイ22の上にガラス製の成形素材をセットする。次いで、移動ダイ22を固定ダイ21に近付け、その状態で成形素材を固定ダイ21、移動ダイ22、第一支持リング23及び第二支持リング24とともに加熱する。成形素材が所定の成形温度で安定したところで、移動ダイ22を更に前進させて移動ダイ22と固定ダイ21の間にプレス荷重を加え、型面の形状を成形素材に転写してレンズ11を成形する。このとき同時に、成形素材が横方向に拡がって鏡筒12の内面に押し付けられ、鏡筒12の内側にレンズ11が固定される。
【0007】
(従来技術の問題点)
レーザ・ダイオード・モジュールに用いられる鏡筒付きレンズは、レーザ・ダイオード・モジュールに対する位置決めを容易にするため、鏡筒12の中心軸とレンズ11の中心軸の間のズレ量についての要求精度が非常に厳しい。従来の金型では、レンズ11に対する鏡筒12の位置決めは、鏡筒12の内径と移動ダイ22の外径の嵌合部で行われていた。しかし、この嵌合部の長さを十分に確保することができないので、高精度な位置決めが難しかった。更に、肉厚の薄い鏡筒を用いた場合には、プレス成形の際の成形素材の圧力によって鏡筒が膨らんでしまうという問題もあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような鏡筒付きレンズのプレス成形の際に使用される従来の金型の問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、鏡筒に対するレンズの取り付け精度が高い光学素子成形用金型を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学素子成形用金型は、
一対のダイを用いてガラス製の光学素子を成形すると同時に、その外周に鏡筒を固定する際に使用される光学素子成形用金型であって、
第一のダイを外周側から支持する第一支持リングと、
第二のダイを外周側から支持する第二支持リングと、
第二のダイの先端部分の周囲に装着され、第二支持リングの内側に嵌合し、前記鏡筒をその後端面及び外周面から支持する第三支持リングと、
を備えたことを特徴とする。
【0010】
本発明の光学素子成形用金型によれば、第三支持リングは第二のダイの先端部分の外周面で位置決めされ、鏡筒は第三支持リングの内周面で位置決めされる。このため、第二のダイに対する第三支持リングの嵌合部の長さ、及び第三支持リングに対する鏡筒の嵌合部の長さとして、それぞれ十分な寸法を確保することができるので、鏡筒の中心軸を第二のダイの中心軸に正確に一致させることができる。また、鏡筒はその外周面から第三支持リングにより支持されるので、第三支持リングの剛性を適切に設定すれば、プレス成形の際の被成形材料の圧力によって鏡筒が横方向に膨らむことを防止することができる。従って、本発明の光学素子成形用金型を用いて鏡筒付きレンズを成形すれば、レンズの中心軸を鏡筒の中心軸に正確に一致させることができる。
【0011】
好ましくは、前記第三支持リングを、前記鏡筒と比べて熱膨張率が小さい材料で製作する。このようにすれば、鏡筒を成形素材とともに成形温度まで加熱したとき、鏡筒と前記第三支持リングの間のクリアランスが小さくなる方向に変化するので、プレス成形の時点における鏡筒の位置精度を高めることができる。
【0012】
好ましくは、前記第三支持リングは、光学素子を成形する際の温度において熱膨張率の差により、前記鏡筒の外周面との間のクリアランスが所定の値以下になるように、あるいは、前記鏡筒の外周面に密着するように、その内径が定められる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1に、本発明による光学素子成形用金型の例を示す。図中、1は固定ダイ(第一のダイ)、2は移動ダイ(第二のダイ)、3は第一支持リング、4は第二支持リング、5は第三支持リング、11は成形されたレンズ(光学素子)、12は鏡筒を表す。
【0014】
固定ダイ1は、第一支持リング3の中に装着されている。移動ダイ2は、第二支持リング4の中に装着されている。第三支持リング5は、第二支持リング4の入口部分に嵌合し、移動ダイ2の先端部の外側に装着されている。固定ダイ1、移動ダイ2及び第三支持リング5が装着される第一及び第二支持リング3、4の穴は、同時加工され、各部品は高精度に芯出しされている。また、第三支持リング5の先端面には、移動ダイ2の先端部の外径と比べて大きい内径の座ぐり穴が設けられている。移動ダイ2の先端部は、その一部がこの座ぐり穴の底から上方に突出している。鏡筒12は、この座ぐり穴の内側に装着されるとともに、移動ダイ2の先端部の外側に装着される。
【0015】
なお、固定ダイ1と第一支持リング3の嵌合部及び移動ダイ2と第二支持リング4の嵌合部のクリアランスは、数ミクロン程度である。また、第二支持リング4と第三支持リング5の嵌合部及び第三支持リング5と鏡筒12の嵌合部のクリアランスも、数ミクロン程度である。第一支持リング3に対する第二支持リング4の位置決めは、両者の周縁部に設けられたガイドピン(図示せず)によって行われる。
【0016】
鏡筒12を第三支持リング5の先端の座ぐり穴に挿入し、鏡筒12の端部を移動ダイ2の先端部の外側に装着する。移動ダイ2の上にガラス製の成形素材をセットする。次いで、移動ダイ2を固定ダイ1に近付け、不活性雰囲気中で、成形素材を固定ダイ1、移動ダイ2、第一支持リング3、第二支持リング4及び第三支持リング5とともに加熱する。成形素材が所定の成形温度で安定したところで、移動ダイ2を更に前進させて移動ダイ2と固定ダイ1の間にプレス荷重を加え、レンズ11を成形する。このとき同時に、成形材料が横方向に拡がって鏡筒12の内面に押し付けられ、鏡筒12の内側にレンズ11が固定される。
【0017】
図1に示す成形用金型を用いて鏡筒付きレンズを製造した。鏡筒12には、ステンレス鋼(SF20T)製で、外径3.2mm、内径2.4mmの部材を使用した。成形素材には、L−BAL42(オハラ社製)のボール材を使用した。第三支持リング5は、超硬で製作した。成形条件は、成形温度:560℃、プレスカ:200kgfであった。成形温度が560℃なので、鏡筒12とそれを保持する第三支持リング5の熱膨張係数の差を考慮して、クリアランスを8μmとした。
【0018】
連続100回成形を行い、鏡筒12とレンズ11の中心のズレを測定したところ、従来の金型では数十μmあったものが数μmとなり、位置決め精度の向上が確認できた。
【0019】
【発明の効果】
本発明の光学素子成形用金型によれば、ガラス製の光学素子を成形すると同時に、その外周に鏡筒を高い位置精度で取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光学素子成形用金型の概要を示す図。
【図2】従来の光学素子成形用金型の概要を示す図。
【符号の説明】
1・・・固定ダイ(第一のダイ)、
2・・・移動ダイ(第二のダイ)、
3・・・第一支持リング、
4・・・第二支持リング、
5・・・第三支持リング、
11・・・レンズ、
12・・・鏡筒、
21・・・固定ダイ、
22・・・移動ダイ、
23・・・第一支持リング、
24・・・第二支持リング。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molding die used when a high-precision optical element such as an aspheric lens is manufactured by press molding.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in lenses used for optical communication and the like, accuracy required for surface accuracy, decentering, tilt, and the like of lenses has become increasingly strict in order to improve light coupling efficiency. In addition, these lenses are becoming aspherical at the same time as the lens diameter is reduced for high accuracy and miniaturization.
[0003]
In a lens that focuses light emitted from a laser diode onto an optical fiber, the lens is fixed to a stainless steel lens barrel, and this lens with a lens barrel is fixed to the laser diode module by welding with a YAG laser. . When manufacturing such a lens with a lens barrel, a press molding method capable of simultaneously molding an aspheric lens and fixing the aspheric lens to the lens barrel is widely adopted.
[0004]
FIG. 2 shows an example of a conventional mold used when molding a lens with a lens barrel.
[0005]
The
[0006]
After mounting the
[0007]
(Problems of conventional technology)
The lens with the lens barrel used in the laser diode module has a very high required accuracy for the amount of deviation between the central axis of the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the problems of conventional molds used in the press molding of a lens with a lens barrel as described above, and the object of the present invention is to improve the accuracy of lens mounting on the lens barrel. The object is to provide a high mold for molding optical elements.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The mold for molding an optical element of the present invention is
At the same time as molding a glass optical element using a pair of dies, an optical element molding die used when fixing a lens barrel to the outer periphery thereof,
A first support ring for supporting the first die from the outer peripheral side;
A second support ring for supporting the second die from the outer peripheral side;
A third support ring that is mounted around the tip portion of the second die, fits inside the second support ring, and supports the lens barrel from its rear end surface and outer peripheral surface;
It is provided with.
[0010]
According to the optical element molding die of the present invention, the third support ring is positioned on the outer peripheral surface of the tip portion of the second die, and the lens barrel is positioned on the inner peripheral surface of the third support ring. Therefore, sufficient dimensions can be secured for the length of the fitting portion of the third support ring with respect to the second die and the length of the fitting portion of the lens barrel with respect to the third support ring. The center axis of the cylinder can be exactly matched to the center axis of the second die. Further, since the lens barrel is supported by the third support ring from the outer peripheral surface thereof, if the rigidity of the third support ring is appropriately set, the lens barrel expands in the horizontal direction due to the pressure of the molding material during press molding. This can be prevented. Therefore, if a lens with a lens barrel is molded using the optical element molding die of the present invention, the central axis of the lens can be made to exactly coincide with the central axis of the lens barrel.
[0011]
Preferably, the third support ring is made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the lens barrel. In this way, when the lens barrel is heated to the molding temperature together with the molding material, the clearance between the lens barrel and the third support ring changes in a direction that decreases, so the position accuracy of the lens barrel at the time of press molding Can be increased.
[0012]
Preferably, the third support ring has a clearance between the outer peripheral surface of the lens barrel and a predetermined value or less due to a difference in coefficient of thermal expansion at a temperature at which the optical element is molded. The inner diameter is determined so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the lens barrel.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of an optical element molding die according to the present invention. In the figure, 1 is a fixed die (first die), 2 is a moving die (second die), 3 is a first support ring, 4 is a second support ring, 5 is a third support ring, and 11 is molded. A lens (optical element), 12 represents a lens barrel.
[0014]
The fixed die 1 is mounted in the
[0015]
In addition, the clearance of the fitting part of the fixed die 1 and the
[0016]
The
[0017]
A lens with a lens barrel was manufactured using the molding die shown in FIG. For the
[0018]
When the center of the
[0019]
【The invention's effect】
According to the optical element molding die of the present invention, a lens barrel can be attached to the outer periphery of the optical element with high positional accuracy at the same time as the glass optical element is molded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an optical element molding die according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing an outline of a conventional optical element molding die.
[Explanation of symbols]
1 ... fixed die (first die),
2 ... Moving die (second die),
3 ... first support ring,
4 ... second support ring,
5 ... Third support ring,
11 ... Lens,
12 ... barrel,
21 ... fixed die,
22 ... Moving die,
23 ... first support ring,
24: Second support ring.
Claims (4)
第一のダイを外周側から支持する第一支持リングと、
第二のダイを外周側から支持する第二支持リングと、
第二のダイの先端部分の周囲に装着され、第二支持リングの内側に嵌合し、前記鏡筒をその後端面及び外周面から支持する第三支持リングと、
を備えたことを特徴とする光学素子成形用金型。At the same time as molding a glass optical element using a pair of dies, an optical element molding die used when fixing a lens barrel to the outer periphery thereof,
A first support ring for supporting the first die from the outer peripheral side;
A second support ring for supporting the second die from the outer peripheral side;
A third support ring that is mounted around the tip portion of the second die, fits inside the second support ring, and supports the lens barrel from its rear end surface and outer peripheral surface;
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