JP2012506836A - 複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型に関するものである。具体的にカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型において、複数の上側コアが含まれた上側金型と複数の下側コアが含まれた下側金型及び前記上側金型を下側金型で上下駆動させるための上下駆動部でなされている。また、前記上側及び下側金型の間に配置されて、複数の上側コア及び下側コアと対応する部位にレンズホルダを挿入固定させるための複数の固定ホールが形成された中間金型及び前記中間金型を前記下側金型と連結させてくれるための中間金型ガイドピンを含む。前述した構成でなされた本発明によるガラスモールディングプレス金型はプレス加工作業時、一回に複数のカップリングレンズを製造することができる長所がある。
【選択図】図８

Description

本発明は、ガラスモールディングプレス金型に関するものであり、より詳細には、上側金型と下側金型との間に配置される中間金型に少なくとも１つ以上のレンズホルダが挿入固定される少なくとも１つ以上の固定ホールが形成されて、プレス加工作業時に一回に複数のカップリングレンズを製造することができるガラスモールディングプレス金型に関するものである。

金型とは、材料の塑性、展延性、流動性などの性質を利用して加工または成形して射出品を生産する主に金属材料を使用して作ったフレームまたは型の通称であると言える。前記金型を用途上に分類しようとすると、プレス金型、プラスチック金型、ダイキャスティング、鋳造金型、鍛造金型、ガラス金型、粉末冶金金型など多様な金型で分類される。このような金型の需要分野としては、家庭用機器、光学機器、輸送用機器、産業機械、電気機器、ガラス容器、建築用基材、玩具、雑貨など手広く利用されている。このうちでも本発明ではプレス金型、特に、光学機器などに使用されるカップリングレンズを製造するガラスモールディングプレス金型に関するものである。
まず、プレス金型に対して説明すると、主に鉄板などの金属材質に圧縮力を加えて塑性変形させて曲げ・せん断・断面収縮などの加工をして多くの形を作り出す金型装置として、鉄板などの金属材質を加熱しなくても加工して使用することができて手広く使用されている。特に、ガラスモールディングプレス金型の場合、光学ガラス素材をガラス転移温度とガラス降伏点近くの高温でサブナノメートル（Ｓｕｂ−ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）程度の形状と荒さを有する金型コアに圧縮力を加えて光学ガラス素材を熱変形させて、金型コアの形状である光学面を素材に転写（Ｒｅｐｌｉｃａ）して光学ガラスレンズを製造する。前記ガラスモールディングプレス金型は、金型をプレスに固定したバッチタイプ（Ｂａｔｃｈ ｔｙｐｅ）と金型が移動されながらプレス工程を経るプログレッシブタイプ（Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ｔｙｐｅ）で大きく分類されて、非球面ガラスレンズを製造することに使用される。
図１Ａおよび１Ｂは、従来のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型を示したものである。図面１Ａおよび１Ｂを参照して従来のガラスモールディングプレス金型を説明すると、従来のガラスモールディングプレス金型２でカップリングレンズを製造する場合、大部分１つのガラスモールディングプレス金型２で１つのカップリングレンズがプレス加工されて製造される。例えば、従来のガラスモールディングプレス金型２は、上側金型に１つの上部コアが下側金型には１つの下部コアがそれぞれ形成されていて、一回のプレス加工時に１つのカップリングレンズだけが製造される。
製造方法を手短に説明すると、前記下部コアにはあらかじめ切削加工などによって所定の寸法形状を形成しておいたレンズホルダを設置して、前記レンズホルダ内径にレンズガラス素材を挿入配置する。以後、前記上部コアを降下させて前記ガラス素材を加圧する。このように加圧された前記ガラス素材は、レンズホルダ内で一体化されて、球面凸レンズに成形されてカップリングレンズで製造される。
整理すると、前述した従来のガラスモールディングプレス金型は、一回のプレス加工作業を通じて１つのカップリングレンズが製造されるためにカップリングレンズを製造するための所要時間が長くなる短所がある。
また、前記従来のガラスモールディングプレス金型は、カップリングレンズを成形するための上部コアまたは下部コアのうちでいずれか１つでも破損されるか、または変形が起きて入れ替らなければならない場合、プレス加工作業を初めから中断して入れ替えをしなければならないことで、作業能率と効率性が大きく低下されるだけでなく、追加的な費用発生と共に結果的にカップリングレンズの原価上昇にも影響を及ぼす。
これと共に、長期間のプレス加工作業によって上側コアまたは下側コアの変形が発生するか、または手作業または機械作業で前記レンズホルダを前記ガラスモールディングプレス金型内部に配置する時まともに配置されなくて、前記レンズホルダの装着基準面である下端面がガラスモールディングプレス金型内に非正常的に配置される場合が発生する。これによって、前記レンズホルダ内部に結合されるレンズの位置などの規格が同一に形成されなくて、製造されたカップリングレンズらの規格及び特性らがそれぞれ異なる。よって、製造された前記カップリングレンズらの不良率が上昇して、ひどい場合に全量廃棄させて、前記カップリングレンズらの信頼度を低下させる問題点がある。

本発明は、上述したところのような従来の問題点を解決するために創案されたものであり、上側金型と下側金型との間に配置されて、上側コア及び下側コアが接する部位と対応するように固定ホールが形成される中間金型を含んでプレス加工作業時にレンズホルダを固定させることができるガラスモールディングプレス金型を提供することを第１目的とする。
また、本発明は、少なくとも１つ以上の上側コアと下側コア及び中間金型の固定ホールが具備されて、少なくとも１つ以上のカップリングレンズを製造することができるガラスモールディングプレス金型を提供することを第２目的とする。

前記目的を達成するための本発明の複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型は、光を通過させるレンズと、該レンズを収容及び固定するための金属製ハウジングであるレンズホルダと、を含むカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型において、上側ホルダと複数の上側コアが含まれた上側金型と、下側ホルダと複数の下側コアが含まれた下側金型と、前記上側金型と下側金型との間に配置されて、複数の前記上側コアと前記下側コアに対応する部位にそれぞれ固定ホールが形成されてガラスモールディングプレス金型作業時に前記レンズホルダをそれぞれの前記固定ホールに挿入固定させる中間金型と、該中間金型を前記上側金型及び前記下側金型に結合させてくれるための中間金型ガイドピンと、及び前記下側金型に対して前記上側金型を相対的に上下駆動させるための上下駆動部と、を含むことができる。
好ましくは、前記中間金型はレーザーステム（ｓｔｅｍ）によって抵抗溶接をするための構造と光送受信機ハウジングにレーザー溶接するための構造のうちでいずれか１つの構造を利用する。
好ましくは、前記下側金型の下側ホルダ部は、前記レンズホルダの下部に形成された突出部を保護するために前記レンズホルダの突出部が接する所定部位に突出部保護用溝部が形成されたことを特徴とする。
好ましくは、前記下側金型の下部に設置されて前記ガラスモールディングプレス金型が複数の工程によって移動される時、金型の寸法維持及び保護するための移動板をさらに含むことを特徴とする。
好ましくは、前記中間金型に挿入固定された前記レンズホルダの下端面が前記下側金型の上端面と接することを特徴とする。
好ましくは、カップリングレンズは、一側が円筒形状を有する円筒形状で、内径部の中央部位が両端部位から傾くように内周面に沿って内側に突出形成される固定部を有したレンズホルダと、及び前記レンズホルダの固定部と対応して結合及び固定されるように外周面に沿って内側に陷沒形成される溝部が形成された非球面ガラスレンズと、で形成されることを特徴とする。
好ましくは、前記非球面ガラスレンズは、光学系の光軸（Ｚ−ａｘｉｓ）に直角方向に、非球面形状部が光軸から非軸に形成された軸対称非球面ガラスレンズであることを特徴とする。
好ましくは、前記レンズホルダは一側の末端部に円周方向に沿って一体で突出形成される突出部をさらに含むことを特徴とする。
好ましくは、前記固定部はその断面部が三角形状を有することを特徴とする。
好ましくは、前記固定部はその断面部が台形を呈する。

本発明の複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型は、上側金型と下側金型との間に配置される中間金型の固定ホールが少なくとも１つ以上具備されることで、少なくとも１つ以上のレンズホルダを挿入配置させることができるし、これによって、プレス加工作業時に少なくとも１つ以上のカップリングレンズを一回に製造することができる長所がある。
したがって、前記カップリングレンズの製造時間を短縮させることができるし、製造効率及び生産性を向上する効果がある。
また、前記中間金型の固定ホールに挿入された前記レンズホルダの下端面が前記下側ホルダの上端面と接するようになることで、複数のカップリングレンズを製造しても前記レンズホルダ内にある各レンズの間の距離がすべて同一に製造される。これは前記カップリングレンズの不良率を低めてカップリングレンズの品質を向上させることで、製品の信頼度を向上させることができる。
また、長期間の作業に前記カップリングレンズの規格が変形される場合や他の規格のカップリングレンズを生産する場合にはそれに合う中間金型を入れ替って使用することで、他のガラスモールディングプレス金型を設置する必要がないし、これにより製造原価節減及び工場敷地の空間活用度を高めることができる長所がある。
一方、本発明によって製造される前記カップリングレンズの場合一軸が非対称形状を有する非軸対称非球面ガラスレンズを適用して、レーザーダイオードの遅相軸（Ｓｌｏｗ Ａｘｉｓ）と進相軸（Ｆａｓｔ Ａｘｉｓ）の割合が増加しても光結合効率を向上させることができるし、整形化されたビームをフォトダイオード及びファイバ（Ｆｉｂｅｒ）で集束することができるようになる。
また、非軸対称非球面ガラスレンズの結合及び固定が固定部の突出部と正確になされて設置精密度が向上されて、前記固定部と非軸対称非球面ガラスレンズとの遊離現象を防止して、高精密度の光特性を確保すると同時に耐久性が向上されることで製品の機械的信頼度を向上させる効果が発生する。

従来のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型を示した断面図である。 従来のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型を示した断面図である。 一般な軸対称非球面ガラスレンズと比較説明するための図面である。 一般な軸対称非球面ガラスレンズと比較説明するための図面である。 非軸対称非球面ガラスレンズを説明するための図面である。 非軸対称非球面ガラスレンズを説明するための図面である。 光結合レンズ系でレーザービームの発散角の割合に対する結合効率と曲率を示したグラフである。 本発明のガラスモールディングプレス金型によって製造される光通信モジュール用カップリングレンズを説明するための図面である。 本発明のガラスモールディングプレス金型によって製造される光通信モジュール用カップリングレンズの断面を説明するための図面である。 本発明のガラスモールディングプレス金型によって製造される光通信モジュール用カップリングレンズの断面を説明するための図面である。 本発明のガラスモールディングプレス金型によって製造される光通信モジュール用カップリングレンズのまた他の実施例の断面を示す図面である。 本発明による複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型の一実施例を示した図面である。 本発明による複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型に対するまた他の実施例の図面である。 本発明による複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型の中間金型に対する実施例の図面である。 本発明による複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型の中間金型に対する実施例の図面である。 本発明による複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型に対するまた他の実施例の図面である。 本発明による複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型に対するまた他の実施例の図面である。 本発明によるガラスモールディングプレス金型の製造手順を説明するための流れ図である。 本発明によるガラスモールディングプレス金型の製造手順を説明するための流れ図である。

以下、本発明の実施例を詳しく説明する。しかし、本発明はここで説明する実施例に限定されず、また基本的な特徴の範囲を逸脱せずに多様な形態で実施することが可能である。
カップリングレンズ
カップリングレンズとは、光ケーブルと光ダイオードを接続させて光接続及び伝達などの光送受信をするための光学素子の一種で、入射端が円筒形状を有する円筒状の金属ケースを含んだ金属製ハウジング（以下、レンズホルダ）にレンズが一体で形成される。ここで、前記レンズはレーザーから発生される熱に対する信頼性確保のためにその材質がガラス材質であり、球面収差を非球面方程式によって最小化させて焦点の分解能を向上させた非球面ガラスレンズを適用することが望ましい。この時、前記非球面ガラスレンズは非軸対称または軸対称非球面形状を有するが、本発明の一実施例によると、非軸対称非球面形状を有することが望ましい。
図２ないし図４を参照して本発明の望ましい実施例による非軸対称非球面ガラスレンズをより詳しく説明する。
図２ＡおよびＢは、一般な軸対称非球面ガラスレンズと比較説明するための図面であり、図３ＡおよびＢは本発明による非軸対称非球面ガラスレンズを説明するための図面である。また、図４は光結合レンズ系でレーザービームの発散角の割合に対する結合効率と曲率を示したグラフである。
光通信モジュールにおいて、光源になるレーザーダイオード５００で発振されるレーザービームをガラスフォーカスレンズまたはガラスコリメーターレンズを使用して光伝送及び光受信をするようになる。
この時、図２Ａに示されたところのように前記レーザーダイオード５００に発振されるレーザービームは、遅相軸（Ｓｌｏｗ Ａｘｉｓ）（Ｙ軸）と進相軸（Ｆａｓｔ Ａｘｉｓ）（Ｘ軸）方向に発振されて、その形状は各軸の放射の割合による卵円形を有するようになる。前述した楕円形状のビームは、図２Ｂに示されたグラフでのようにファイバ（Ｆｉｂｅｒ）に集束させるようになると光効率の減少が発生する。
従来の軸対称の非球面形状を有するガラスレンズ３’は、レーザーダイオードの非点収差が含まれた光をコリーメートして光結合する場合、レーザーダイオードの遅相軸（Ｓｌｏｗ Ａｘｉｓ）と進相軸（Ｆａｓｔ Ａｘｉｓ）の割合が大きい場合光結合効率は大きく減少するようになる。
一方、一般に光伝達効率をレーザービーム側面で説明すると（Ｏｖｅｒｌａｐ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｉｎ Ｘ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）×（Ｏｖｅｒｌａｐ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｉｎ Ｙ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）＝Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙであるために、｛（θＹ／θＸ）×１００｝が１００に近いほど光学系の光伝達効率が増加するようになるが、レーザーチップの製作においてθＸとθＹを同一にさせることが非常に難しい。
これによって、本発明の望ましい実施例によると、光伝達効率を改善してレンズの両面に無反射コーティングを施行して透過率を向上させて、結合効率を向上させることができるように非軸対称非球面ガラスレンズ３を使用する。
具体的に、図３Ａに示されたところのように従来の軸対称非球面ガラスレンズ３’は、レーザーダイオード５００でθＸとθＹの異なるビームがレンズを通過してファイバ（Ｆｉｂｅｒ）に集束される場合、光拡散によって効率は低下されることが分かる。
しかし、本発明による非軸対称非球面ガラスレンズ３は、図３Ｂに示されたところのようにθＸとθＹの異なるビームがレンズを通過してファイバ（Ｆｉｂｅｒ）に集束しても、レンズのレーザービームの入力を受ける入射側が傾くように形成されていて、光が屈折されながら光拡散を防止して、これによって光伝達効率を増加させることができる。
一方、前述した非軸対称非球面ガラスレンズ３を光通信モジュールに適用すると、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３はレーザーダイオード５００に対向して装着されることができるし、非軸対称非球面ガラスレンズ３で整形化されたビームをフォトダイオード及びファイバ（Ｆｉｂｅｒ）に集束するために従来の軸対称非球面ガラスレンズに集光して光を送受信すると、接続効率を増加させることができるようになる。
また、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３は一般な光通信モジュールの場合以外にもレーザービームを整形化して集束する構造で使用されることができる。
一方、図４に示されたグラフは、光結合レンズ系でレーザービームの発散角の割合に対する結合効率と曲率を示した図面であり、前記非軸対称非球面ガラスレンズの結合効率曲線５０１と従来の軸対称非球面ガラスレンズの結合効率曲線５０２が示されている。この時、グラフの横軸は発光素子のθ光発散角度の割合｛（θＹ／θＸ）×１００｝を示して、縦側は結合効率と生成されることができる非軸対称光学面の曲率５０３を示す。
ここで、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３の結合効率曲線５０１を利用するようになると、光発散角度θＸとθＹの比が２：１である時一番良い効率を出しながら効率限界は１０：１．５であるが、従来の軸対称非球面ガラスレンズ３’を利用すると一番良くない効率が２：１でありながら限界に到逹するようになる。
例えば、下記表１は、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３と軸対称非球面ガラスレンズ３’を比べるための実験表であり、発光素子から出力される光の波長が１５５０ｎｍである時に測定したものである。

前記図４及び表１によるグラフと結合効率は、本発明の望ましい実施例による非軸対称非球面ガラスレンズを説明するための実験例で本発明が上述したグラフ及び表に限定されるものではない。
これは図３に示されたところのようにレーザー光源から発振されたビームを非軸対称非球面ガラスレンズでビーム定型化及びコリメートして、一般軸対称非球面ガラスレンズで光ファイバに光結合した実験例示であるためである。
一方、前記カップリングレンズのレンズホルダ４は、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３を収容及び固定する役割をする。この時、レセプタクル（Ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）構造を有する前記レンズホルダ４を溶接可能な構造で製作するために前記レンズホルダ内径の中央部位が突出されるように形成することが望ましい。図５ないし図７を参照して本発明の望ましい実施例によるレンズホルダ４をより詳しく説明する。
図５は、本発明のガラスモールディングプレス金型によって製造される光通信モジュール用カップリングレンズを説明するための図面である。図６ＡおよびＢは、本発明のガラスモールディングプレス金型によって製造される光通信モジュール用カップリングレンズの断面を説明するための図面である。また、図７は本発明のガラスモールディングプレス金型によって製造される光通信モジュール用カップリングレンズのまた他の実施例の断面を示す図面である。
前記レンズホルダ４は、円筒形状でその材質が耐食性と耐熱性がオーステナイト系ステンレス鋼またはアルミニウムより優秀なフェライト系ステンレス鋼（Ｆｅｒｒｉｔｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ）を使用することが望ましい。
具体的に、前記レンズホルダ４は、その材質がフェライトステンレス鋼でＤＨＳ１であり、既存のＳＦ２０Ｔに比べてアウトガス（ｏｕｔｇａｓ）特性が優秀である。前記アウトガス（ｏｕｔｇａｓ）は材料表面に吸着されている成分がプロセスガス（ＰＲＯＣＥＳＳ ＧＡＳ）内に離脱するか、または材料中に山積されていながら放出することで、ガラスレンズの成形時に超純粋ガスの供給に悪影響を与える因子で、これを除去するためには表面荒さを向上させて、実表面積を極小化させなければならないので精密加工が要求される。
しかし、前記ＤＨＳ１はアウトガス（ｏｕｔｇａｓ）特性が優秀であるので、精密加工に対する加工効率が優秀で、窒素雰囲気で高温成形腐食性と完製品の表面洗浄性が優秀な特性を有する。
また、所定の内径を有する円筒形状の前記レンズホルダ４は、入射端が円筒形状であって、円筒空間内部にレーザーステム（ｓｔｅｍ）（図示せず）が結合されて、その内径の中央部位が内側に突出形成される。
具体的に、前記レンズホルダ４は図５に示されたＡ−Ａ‘断面図でのように前記レンズホルダ４内径が、内周面から遠ざかるほど幅が狭くなるように、かつ内周面に沿って内側に突出形成される固定部６００を含む。すなわち、前記固定部６００は、レンズホルダ４内周面と接触する両端部から中央部位が傾くように形成される。好ましくは、前記固定部６００は三角形形状の断面を有する。
前記固定部６００は、上述した非軸対称非球面ガラスレンズ３が結合及び固定されて、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３を保護する部分として、前記レンズホルダ４の内径内側に突出形成されて、円筒状金属ケースである前記レンズホルダ４の加工が相対的に容易になって、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３の結合力が増加される。
すなわち、前記レンズホルダ４は図５のように、両端部位から中央部位に行くほどその内径が相対的に細くなる構造を有するようになる。よって、レンズホルダ４の加工時に前記レンズホルダ４の内部空間で加工がなされるものではなく、外部で切削工具などを利用して容易に前記レンズホルダ４の形状を加工することができる。それで、加工所要時間の短縮など加工性が向上されることができる。
一方、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３は、図６に示されたところのように前記レンズホルダ４の固定部６００と結合及び固定されるための溝部７００が形成される。言い換えれば、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３は、前記突出形成される固定部６００と対応して結合及び固定されるようにその外周面に沿って内側に前記溝部７００が陷沒形成される。
これによって、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３の外周面に沿って形成される前記溝部７００は、前記レンズホルダ４の固定部６００と対応するように結合されることで、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３の位置正確性はもちろん完璧にレンズホルダ４内に固定される。
また、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３の充填が前記固定部６００と隣接される部位になされるために充填される部位が堅固になって、これによって金属材の前記レンズホルダ４と前記非軸対称非球面ガラスレンズ３をさらに堅固に一体化させることができるようになる。
したがって、前記レンズホルダ４と前記非軸対称非球面ガラスレンズ３との遊離現象や離脱を防止して高精密度の光特性を確保して耐久性が向上されて、製品の機械的信頼度を向上させることができるようになる。
この時、本発明によるレンズホルダ４は、突出形成される前記固定部６００によって素材が圧着されても前記固定部６００の形状が傾くように形成されていて、前記素材が前記固定部６００の両側に押し寄せながら、素材のオーバーフロー（Ｏｖｅｒ Ｆｌｏｗ）領域を確保することができる。
これによって、前記レンズホルダ４内で前記非軸対称非球面ガラスレンズ３の遊離現象を防止して設置精密度をさらに向上させることはもちろん投入される素材の不均一性に対してレンズ性能を満足することができて製品の性能をさらに向上させることができる。
一方、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３は、実質的に光が通過される部分が中央部分で局所的であるために前記レンズホルダ４の固定部６００を任意に拡張及び変形することができるようになるし、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３もそれに対応する構造で溝部７００が形成される。
これによって、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３は、その大きさを最小化することができる。
したがって、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３を最小化することで製品の単価を節減することができる。言い換えれば、前記非軸対称非球面ガラスレンズ３を最小化することで、高価の素材を節減することができるようになるし、それによって前記非軸対称非球面ガラスレンズ３を含むカップリングレンズの全体的な単価を節減させることができるようになる。
一方、図６Ｂは、本発明による突出部を説明するための図面であり、これは前記レンズホルダ４が円筒形状を有する入射端にすなわち、前記レンズホルダ４の一側にレーザーステム（ｓｔｅｍ）が抵抗溶接されて結合する構造で実施されることができる。
具体的に、前記レンズホルダ４は、一側の末端部に円周方向に沿って一体で突出形成される突出部６１０をさらに含む。
前記レンズホルダ４の一側は、円筒形状でレーザーダイオードが含まれた前記レーザーステム（ｓｔｅｍ）が結合されるが、この時、前記突出部６１０によって前記レーザーステムが抵抗溶接されて結合する構造で溶接を容易にすることができて、溶接後に密封力の信頼性を向上させることができる。
また、図７は、本発明のまた他の実施例による光通信モジュール用カップリングレンズの改良例の断面を示す図面である。本実施例によるとカップリングレンズの非軸対称非球面ガラスレンズ３を固定させるためのレンズホルダ４の固定部６００が図６に示されるように台形形態を有している。
このように、前記レンズホルダ４の固定部６００は、その断面部が三角形状で限るものではなく、本実施例のように台形形状を有するなど多様な突出形状を有することができるようになるし、それによって前記非球面ガラスレンズ３の溝部７００も前記固定部６００の突出形状に対応するように形成される。
カップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型
以下、前述した本発明の望ましい実施例によるカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型に対して説明する。
図８は、本発明による複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型の一実施例を示した図面であり、図９は本発明による複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型に対するまた他の実施例の図面である。
本発明のガラスモールディングプレス金型１は、上側金型１０、下側金型３０及び前記上側金型１０を上下駆動させてくれる上下駆動部がある。また、前記上側金型１０及び下側金型３０との間に配置される中間金型２０があり、前記中間金型２０と前記下側金型３０とを連結させてくれるための中間金型ガイドピン２００が含まれている。
本発明の構成要素をより詳しく説明しようとすると、前記上側金型１０、中間金型２０及び下側金型３０は、本発明であるガラスモールディングプレス金型１の基本フレームである。前記上側金型１０は前記上下駆動部を通じて下側金型３０を基準に上下に昇降するようになる。ここで、上下駆動部は圧縮力を発生させる構造によって油圧式または機械式の上下駆動部に区別される。
また、通常的に前記上側金型１０には上側ホルダ１００と上側コア１１０が、下側金型３０には下側ホルダ３００と下側コア３１０を装着して、プレス加工作業をするようになる。本発明では上側コア１１０と下側コア３１０が少なくとも１個以上でなされることができて、複数個のカップリングレンズを一回のプレス加工作業を通じて製造することができる。この時、前記上側金型１０と下側金型３０との間に配置されて前記上側金型１０と下側金型３０に結合される中間金型２０を挿入設置しなければならない。前記中間金型２０が前記上側金型１０下部と前記下側金型２０上部に結合される時は、前記中間金型ガイドピン３２０を利用して結合、連結される。
前記上側金型１０及び下側金型３０と結合される前記中間金型２０には前記上側金型１０の上側コア１１０と前記下側金型３０の前記下側コア３１０に対応する部位に固定ホール２１０が形成されている。前記固定ホール２１０の役割は、前記レンズホルダ４が挿入されて前記レンズホルダ４を固定させる役割をする。このように前記中間金型２０の固定ホール２１０に挿入固定された前記レンズホルダ４の内径にレンズ体積と類似なボールガラスを挿入した後プレス加工作業をすることで、前記ボールガラスはレンズ３で成形されながら前記レンズホルダ４と結合される前記カップリングレンズで製造される。本発明による前記ガラスモールディングプレス金型によってカップリングレンズが製造される順序は、下記の図１３の流れ図でより詳しく説明する。
一方、移動板４０は前記下側金型下部に結合されて、前記ガラスモールディングプレス金型の下側金型が各工程によって移動される時に金型の寸法維持及び保護をする役割をするようになる。
また、図１０ＡおよびＢは本発明による複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型の中間金型に対する実施例の図面として、前記本発明のガラスモールディングプレス金型１の中間金型２０は、プレス加工されるカップリングレンズの種類によって入れ替って使用することができる。例えば、図１０Ａと図１０Ｂのようにプレス加工されるカップリングレンズによって中間金型２０の構造も変わる。図１０Ａは、レーザーステム（ｓｔｅｍ）によって抵抗溶接をするための中間金型２０の構造であり、図１０Ｂは、光送受信ハウジングにレーザー溶接をするための中間金型２０の構造である。このように他の構造を有する中間金型２０を１つのガラスモールディングプレス金型で交換して使用可能なことで、費用節減及び工場などの空間活用度を極大化することができる長所がある。
一方、図１０Ａの場合のように中間金型２０がレーザーステム（ｓｔｅｍ）によって抵抗溶接をするための構造である場合には、抵抗溶接をするために前記レンズホルダ４の下部に突出部が形成される。前記突出部は精密加工状態を維持しなければならない、前記レンズ突出部に接する前記下側ホルダ部３００の所定部位に突出部保護用溝部３２０が形成されて、前記突出部６１０を保護することが望ましい。
また、図１１ＡおよびＢは、本発明による複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型に対するまた他の実施例の図面である。本実施例によるガラスモールディングプレス金型１は、複数の上側コア１１０が含まれた上側金型１０、複数の下側コア３１０が含まれた下側金型３０と、前記上側金型１０と下側金型３０との間に配置される中間金型２０を含んで構成されることができる。
前記列挙された構成要素らは図８ないし図１０を参照して既に説明されたガラスモールディングプレス金型の構成要素らの説明と類似であるので、これらに対する詳細な説明は略することにする。一方、前記上側コア１１０と前記下側コア３１０は図１１Ａと図１１Ｂに示されたところのように複数個でなされている。これにより、前記中間金型２０に形成された固定ホール２１０も前記上側コア１１０と前記下側コア３１０に対応する部位にそれぞれ複数個が形成される。これにより、一回のプレス加工作業によって複数個のカップリングレンズを製造することができる長所がある。
また、図１２は本発明の例示的実施例による複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型の他の実施例を示す。
図のように、本発明では、本発明による前記プレス金型１はレンズホルダやカメラレンズは含まずレンズのみを含むカップリングレンズ（ベアタイプ非球面カップリングレンズ、以下ベアタイプレンズと呼ぶ。）
上記のように、本発明の前記ガラスモールディングプレス金型１の前記中間金型２０はプレス加工されるカップリングレンズの種類によって取り替えることができ、よって、レンズホルダおよび、レンズホルダを含む複数のカップリングレンズを有しない複数のベアタイプレンズが製造されるという利点を有する。
カップリングレンズの製造工程
図１３は、本発明によるガラスモールディングプレス金型の製造手順を説明するための流れ図である。図１３に示したところのように本発明による製造手順を説明すると、まず下側ホルダ３００と非球面形状が加工された下側コア３１０を組立てて下側金型３０を形成する。以後に前記下側金型３０を移動板４０に固定設置する。前記移動板４０に固定された前記ガラスモールディングプレス金型１が各工程に移動される時に金型寸法維持及び保護の役割を担い、プレス加工作業時にガラスモールディングプレス金型１の破損及び変形を防止してくれる（Ｓ１０）。以後に前記下側金型３０上部に前記中間金型２０を挿入設置する。この時には前記中間金型ガイドピン２００を利用して前記下側金型３０に設置することが望ましい（Ｓ２０）。前記中間金型２０には前記レンズホルダ４が挿入固定されることができる固定ホール２１０が１個以上に形成されることができる。
前記中間金型２０にレンズホルダ４０を挿入固定させて、レンズ体積と類似なボールガラスを投入する（Ｓ３０）。ボールガラスはガラスレンズの素材で、高温で塑性によってレンズ３形態に変化される。この時、ボールガラスの体積をＡと言って、完成されたレンズの体積をＢとする場合ボールガラス体積であるＡ＝Ｂ＊０．９７５〜０．９９９にすることが望ましいが、これは完成されるレンズ３の破れ現象と前記ガラスモールディングプレス金型１の各コアの寿命を防止することができるためである。また、複数の前記固定ホール２１０に挿入固定されるそれぞれの前記レンズホルダ４の下端面が前記下側金型３０の上端面に接するようになる。これにより、複数のカップリングレンズを製造する時、それぞれのレンズホルダ４の装着基準面になる下端面がすべて同一な高さである下側金型３０の上端面に設置されることで、レンズホルダ４内にあるレンズ間の距離がすべて同一に製造されてより精密にレンズ３の光軸を製作することができる長所がある。これに前記カップリングレンズの不良率は極めて低くなる効果がある。
以後、上側コア１１０と上側ホルダ１００で構成された上側金型１０を中間金型ガイドピン２００及び下側金型ガイドピンによって前記中間金型３０と結合された下側金型２０と結合するようになる（Ｓ４０）。結合した後プレス作業をするようになるが、前記上側コア１１０のみを加圧してまず使用者が任意に設定しておいたレンズの高さを調節する。レンズ高さ調節は前記ガラスモールディングプレス金型のプレス高さで調節するために金属材リングを使用することが望ましい。前記金属材リングは前記ガラスモールディングプレス金型の外径に結合される。前記ボールガラスを成形する温度は、ガラスの降伏点（Ａｔ）の１０５ないし１１５％程度に加熱することが望ましい。上側金型１０に突出された前記上側コア１１０を突出長さ程度に加圧を加えれば、前記ボールガラスは徐徐にレンズ形状で成形される（Ｓ５０）。この時、前記レンズホルダ４の酸化防止のために前記ガラスモールディングプレス金型内部には窒素状態を維持して酸化されることを防止することが望ましい。このようにカップリングレンズのプレス加工作業が終わった後ガラスモールディングプレス金型内部の温度を開放する温度まで冷却させた後複数の前記カップリングレンズを抽出すると良い（Ｓ６０）。

１ プレス金型
２ 従来のプレス金型
３ レンズ
４ レンズホルダ
１０ 上側金型
１００ 上側ホルダ
１１０ 上側コア
２０ 中間金型
２００ 中間金型ガイドピン
２１０ 固定ホール
３０ 下側金型
３００ 下側ホルダ
３１０ 上側コア
３２０ 突出部保護用溝部
４０ 移動板
５００ レーザーダイオード
６００ 固定部
６１０ 突出部
７００ 溝部

Claims (7)

1. 光を通過させるレンズと、該レンズを収容及び固定するための金属製ハウジングであるレンズホルダを含むカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型において、
   上側ホルダと複数の上側コアが含まれた上側金型と、
   下側ホルダと複数の下側コアが含まれた下側金型と、
   前記上側金型と下側金型との間に配置されて、複数の前記上側コアと前記下側コアに対応する部位にそれぞれ固定ホールが形成されてガラスモールディングプレス金型作業時に前記レンズホルダをそれぞれの前記固定ホールに挿入固定させる中間金型と、
   前記中間金型を前記上側金型及び前記下側金型に結合させてくれるための中間金型ガイドピンと、及び
   前記下側金型に対して前記上側金型を相対的に上下駆動させるための上下駆動部と、を含むことを特徴とする複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型。
2. 前記中間金型は、レーザーステム（ｓｔｅｍ）によって抵抗溶接をするための構造と光送受信機ハウジングにレーザー溶接するための構造のうちでいずれか１つの構造を利用することを特徴とする請求項１に記載の複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型。
3. 前記下側金型の下側ホルダ部は、前記レンズホルダの下部に形成された突出部を保護するために前記レンズホルダの突出部が接する所定部位に突出部保護用溝部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型。
4. 前記下側金型下部に設置されて前記ガラスモールディングプレス金型が複数の工程によって移動される時、金型の寸法維持及び保護するための移動板をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型。
5. 前記中間金型に挿入固定された前記レンズホルダの下端面が前記下側金型の上端面と接することを特徴とする請求項１に記載の複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型。
6. 前記ガラスモールディングプレス金型を通じて製造される前記カップリングレンズは、
   一側が円筒形状を有する金属材質の円筒形状で、内径部の中央部位が両端部位から傾くように内周面に沿って内側に突出形成される固定部及び前記一側の末端部に円周方向に沿って一体で突出形成される突出部を有したレンズホルダと、及び
   前記レンズホルダの固定部と対応して結合及び固定されるように外周面に沿って内側に陷沒形成される溝部が形成された非球面ガラスレンズでなされたことを特徴とする請求項１に記載の複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型。
7. 前記非球面ガラスレンズは光学系の光軸（Ｚ−ａｘｉｓ）に直角方向に、非球面形状部が光軸から非軸に形成された非軸対称非球面ガラスレンズであることを特徴とする請求項６に記載の複数のカップリングレンズを製造するためのガラスモールディングプレス金型。

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