JPH1029825A - Production of optical element with lens barrel - Google Patents
Production of optical element with lens barrelInfo
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- JPH1029825A JPH1029825A JP18491196A JP18491196A JPH1029825A JP H1029825 A JPH1029825 A JP H1029825A JP 18491196 A JP18491196 A JP 18491196A JP 18491196 A JP18491196 A JP 18491196A JP H1029825 A JPH1029825 A JP H1029825A
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- C03B2215/79—Uniting product and product holder during pressing, e.g. lens and lens holder
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ等のガラス
製の光学素子と、これを周囲から保持する鏡筒部とを一
体的に成形する鏡筒付き光学素子の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical element with a lens barrel which integrally forms a glass optical element such as a lens and a lens barrel for holding the optical element from the surroundings.
【０００２】[0002]
【従来の技術】鏡筒付きレンズは、カメラ用レンズ等の
光学機器や、ＣＤ・ＤＶＤ等のピックアップレンズ、光
通信装置用における半導体レーザの集光レンズ（ＬＤモ
ジュール）などに、幅広く使用されている。2. Description of the Related Art Lenses with lens barrels are widely used for optical devices such as camera lenses, pickup lenses for CDs and DVDs, and condensing lenses (LD modules) for semiconductor lasers for optical communication devices. I have.
【０００３】従来、この様な鏡筒付きレンズを製造する
場合、レンズと鏡筒部とを個別に製造した後、それらを
機械的に嵌合させるか、あるいは接着材を用いて接着す
ることによってレンズを鏡筒部に対して取付けるのが一
般的であった。この場合、レンズ面の研削・研磨などの
機械加工や、レンズを鏡筒部に取付ける際のレンズの芯
取り加工と鏡筒部の内径加工との寸法合わせ、あるいは
鏡筒部とレンズとの接着作業などに非常に多くの工程を
要していた。Conventionally, when such a lens with a lens barrel is manufactured, the lens and the lens barrel are manufactured separately, and then they are mechanically fitted to each other or bonded using an adhesive. In general, the lens is attached to the lens barrel. In this case, mechanical processing such as grinding / polishing of the lens surface, alignment of the centering of the lens when mounting the lens on the lens barrel and the inner diameter processing of the lens barrel, or bonding of the lens with the lens barrel It required a very large number of steps for work.
【０００４】これに対して、特開平４−２１５２８号公
報及び特開平８−７５９７３号公報には、レンズと鏡筒
部とを一体的に加熱及びプレス成形する方法が記載され
ている。この内、特開平４−２１５２８号公報に記載さ
れている方法では、鏡筒部の素材として、その熱膨張係
数がレンズのそれよりも大きな材料を使用して、それら
の熱膨張係数の差を利用してレンズを鏡筒部に保持させ
ている。一方、特開平８−７５９７３号公報に記載され
ている方法では、鏡筒部の内部に凸部あるいは凹部を設
けることにより、レンズを鏡筒部に保持させている。こ
の様な一体的な成形による鏡筒付きレンズは、後続する
工程においてレンズの芯取り加工などを行わずに、直
接、装置に組み込めることから、光学機器の組立工程を
大幅に短縮する効果が期待できる。On the other hand, JP-A-4-21528 and JP-A-8-75973 describe a method of integrally heating and pressing a lens and a lens barrel. Of these, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-21528, a material having a larger thermal expansion coefficient than that of a lens is used as a material of a lens barrel, and a difference between those thermal expansion coefficients is determined. The lens is held in the lens barrel by utilizing. On the other hand, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-75973, a lens is held by the lens barrel by providing a projection or a recess inside the lens barrel. The lens with a lens barrel made by such integral molding can be directly incorporated into the device without performing centering processing of the lens in the subsequent process, so the effect of greatly shortening the assembly process of optical equipment is expected. it can.
【０００５】しかし、従来の鏡筒部とレンズとを同時に
加熱及びプレス成形する方法には、下記の様にいくつか
の問題点があった。例えば、鏡筒部の素材としてその熱
膨張係数がレンズのそれよりも大きな材料を使用した場
合、レンズを保持する鏡筒部の熱収縮力が非常に大きく
なって、一体成形後のレンズに過大な内部応力を与えて
しまう問題がある。更に、熱収縮を利用しているので、
保持力の微妙な調整が容易ではなく、一方、鏡筒部とレ
ンズとの熱膨張係数の差を細かく限定すると、鏡筒部の
材料の選択が容易ではない。However, the conventional method of simultaneously heating and pressing the lens barrel and the lens has several problems as described below. For example, if a material having a larger thermal expansion coefficient than that of the lens is used as the material of the lens barrel, the thermal contraction force of the lens barrel holding the lens becomes very large, and the lens after integral molding becomes excessively large. There is a problem that an excessive internal stress is applied. Furthermore, because it uses heat shrinkage,
It is not easy to finely adjust the holding force. On the other hand, if the difference in the thermal expansion coefficient between the lens barrel and the lens is finely limited, it is not easy to select the material of the lens barrel.
【０００６】また、鏡筒部の内部に凸部あるいは凹部を
設けることにより、レンズを鏡筒部に保持させる方法の
場合、凹部または凸部を設けるための加工工程が必要で
あり、また、レンズの鏡筒部に対する位置ズレを防止す
るためには、熱膨張の差などに起因する隙間の発生を確
実に防止する必要がある。In the case of a method in which a lens is held by a lens barrel by providing a projection or a recess inside the lens barrel, a processing step for providing the recess or the projection is required. In order to prevent displacement of the lens barrel relative to the lens barrel, it is necessary to reliably prevent the occurrence of a gap due to a difference in thermal expansion or the like.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】以上の様な問題に鑑
み、本発明の目的は、レンズ等のガラス製の光学素子を
鏡筒部とともに一体的に成形する鏡筒付き光学素子の製
造方法において、光学素子に過大な内部応力を発生させ
ることなく、且つ光学素子を鏡筒部に確実に保持させる
ことが可能な鏡筒付き光学素子の製造方法を提供するこ
とにある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical element with a lens barrel, which integrally forms a glass optical element such as a lens with a lens barrel. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical element with a lens barrel that does not generate excessive internal stress in the optical element and that can reliably hold the optical element in the lens barrel.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の鏡筒付き光学素
子の製造方法は、金属筒の内側に収容されたガラス素材
をガラス転移点以上の温度に加熱する工程と、金属筒に
軸方向の圧縮荷重を加えて弾性領域内で径方向に変形さ
せる工程と、型を用いてガラス素材に軸方向のプレス成
形荷重を加えるとともに、これに伴うガラス素材の径方
向の変形を前記金属筒の内壁面で拘束する工程と、ガラ
ス素材をガラス転移点以下の温度まで冷却する工程と、
ガラス素材に対する前記プレス成形荷重を解除する工程
と、金属筒に対する前記軸方向の圧縮荷重を解除して、
ガラス素材のプレス成形によって作成された光学素子を
金属筒の内壁面で保持させる工程と、を備えたことを特
徴とする。 （作用）ガラス素材を金属筒の内部に収容し、このガラ
ス素材をプレス成形して鏡筒付き光学素子を製造する
際、ガラス素材をガラス転移点以上の温度に加熱した
後、ガラス素材をプレス成形する前、あるいは遅くとも
プレス成形工程の完了する前に、ガラス素材の周囲の金
属筒に軸方向の圧縮荷重を加えて、金属筒を弾性領域内
で径方向に押し広げておく。A method of manufacturing an optical element with a lens barrel according to the present invention comprises the steps of: heating a glass material housed inside a metal cylinder to a temperature equal to or higher than a glass transition point; A step of applying a compressive load and deforming in the radial direction in the elastic region, and applying a press forming load in the axial direction to the glass material using a mold, and causing a radial deformation of the glass material accompanying this to the metal cylinder. A step of constraining on the inner wall surface, and a step of cooling the glass material to a temperature below the glass transition point,
Releasing the press forming load on the glass material, and releasing the axial compressive load on the metal cylinder,
Holding the optical element formed by press molding of the glass material on the inner wall surface of the metal cylinder. (Function) When a glass material is housed in a metal cylinder and the glass material is press-formed to manufacture an optical element with a lens barrel, the glass material is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point, and then the glass material is pressed. Before forming or before completion of the press forming step at the latest, an axial compressive load is applied to the metal cylinder around the glass material to expand the metal cylinder radially within the elastic region.
【０００９】型を用いてガラス素材に軸方向のプレス成
形荷重を加えると、ガラス素材が塑性変形して型面がガ
ラス素材に転写されるとともに、ガラス素材が径方向に
広がって金属筒の内壁面に接触し、径方向への変形が拘
束される。When an axial press forming load is applied to the glass material using a mold, the glass material is plastically deformed and the mold surface is transferred to the glass material. It comes into contact with the wall surface and deformation in the radial direction is restricted.
【００１０】プレス成形が終了し、ガラス素材をガラス
転移点以下の温度まで冷却した後、プレス成形荷重を解
除し、次いで金属筒に対する軸方向の圧縮荷重を解除す
る。これによって、金属筒が径方向に収縮する結果、ガ
ラス素材のプレス成形によって作成された光学素子の周
囲に圧縮力が発生して、光学素子が金属筒（鏡筒部）の
内壁面に保持される。以上の様にして、光学素子と鏡筒
部とが一体となった鏡筒付き光学素子が製造される。After the press forming is completed and the glass material is cooled to a temperature below the glass transition point, the press forming load is released, and then the axial compressive load on the metal cylinder is released. As a result, the metal cylinder shrinks in the radial direction, so that a compressive force is generated around the optical element formed by press-molding the glass material, and the optical element is held on the inner wall surface of the metal cylinder (barrel). You. As described above, an optical element with a lens barrel in which the optical element and the lens barrel part are integrated is manufactured.
【００１１】なお、光学素子の周囲に金属筒（鏡筒部）
の内壁面から作用する圧縮力は、プレス成形の際の金属
筒の軸方向の圧縮荷重あるいは圧縮変形代を調整するこ
とにより、容易に調整することができる。また、プレス
成形荷重の解除と金属筒に対する圧縮荷重の解除とは同
時に行ってもよく、また、ガラス素材がガラス転移点以
下の温度まで冷却されていれば、金属筒に対する圧縮荷
重の解除を先に行ってもよい。A metal tube (barrel) around the optical element
The compression force acting from the inner wall surface of the metal cylinder can be easily adjusted by adjusting the axial compression load or the compression deformation allowance of the metal cylinder during press forming. The release of the press forming load and the release of the compression load on the metal cylinder may be performed at the same time, and if the glass material is cooled to a temperature below the glass transition point, the release of the compression load on the metal cylinder first. You may go to.
【００１２】好ましくは、金属筒の熱膨張係数がガラス
素材の熱膨張係数とほぼ同等の値となる様に金属筒の材
料を選択する。これによって、熱収縮に起因する応力が
減少するので、金属筒による保持力の調整が一層、容易
になる。この場合、例えば、金属筒の熱膨張係数をガラ
ス素材の熱膨張係数の９０％以上、１１０％以下とする
とよい。Preferably, the material of the metal cylinder is selected such that the coefficient of thermal expansion of the metal cylinder is substantially equal to the coefficient of thermal expansion of the glass material. As a result, the stress caused by the heat shrinkage is reduced, so that the adjustment of the holding force by the metal cylinder is further facilitated. In this case, for example, the coefficient of thermal expansion of the metal cylinder may be set to 90% or more and 110% or less of the coefficient of thermal expansion of the glass material.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図面
を用いて説明する。図１は、本発明の鏡筒付き光学素子
の製造方法を実施するためのプレス成形装置の構造を示
す概略断面図である。図中、２９はガラス素材（レン
ズ）、３０は金属筒（鏡筒部）、６は上型、１３は下型
を表す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a press molding apparatus for carrying out the method for manufacturing an optical element with a lens barrel according to the present invention. In the figure, 29 is a glass material (lens), 30 is a metal cylinder (barrel), 6 is an upper mold, and 13 is a lower mold.
【００１４】フレーム１の上部からは固定軸２が下方に
向かって伸びている。固定軸２の下端には上型組み立て
４がセラミック製の断熱筒３を介して取り付けられてい
る。上型組み立て４は、金属製のダイプレート５、セラ
ミック製の上型６及び超硬合金製の固定ダイ７から構成
され、固定ダイ７は、上型６をダイプレート５に固定す
るとともに型の一部を構成している。A fixed shaft 2 extends downward from the upper part of the frame 1. An upper die assembly 4 is attached to a lower end of the fixed shaft 2 via a heat insulating cylinder 3 made of ceramic. The upper die assembly 4 is composed of a metal die plate 5, a ceramic upper die 6, and a cemented carbide fixed die 7. The fixed die 7 fixes the upper die 6 to the die plate 5 and forms the die. Make up part.
【００１５】フレーム１の下部には中間プレート１ａが
配置され、固定軸２と対向する移動軸９は、中間プレー
ト１ａの中央を摺動可能に貫通して上方に向かって伸び
ている。中間プレート１ａの下側には駆動装置８が配置
され、移動軸９の基部は荷重検出装置８ｂを介して駆動
装置８に接続されている。駆動装置８は、サーボモータ
８ａを駆動源とし、サーボモータ８ａの回転運動を直線
運動推力に変換するスクリュージャッキを内部に備え
る。移動軸９は、制御装置２８によって上下方向の速
度、位置及びプレス力が制御される。An intermediate plate 1a is arranged at a lower portion of the frame 1, and a moving shaft 9 facing the fixed shaft 2 slidably passes through the center of the intermediate plate 1a and extends upward. A driving device 8 is arranged below the intermediate plate 1a, and a base of the moving shaft 9 is connected to the driving device 8 via a load detection device 8b. The drive unit 8 includes a screw jack that uses the servo motor 8a as a drive source and converts the rotational motion of the servo motor 8a into a linear motion thrust. The speed, position, and pressing force of the moving shaft 9 in the vertical direction are controlled by the control device 28.
【００１６】移動軸９の上端には下型組み立て１１がセ
ラミック製の断熱筒１０を介して取り付けられている。
下型組み立て１１は、金属製のダイプレート１２、セラ
ミック製の下型１３及び超硬合金製の移動ダイ１４から
構成され、移動ダイ１４は、下型１３をダイプレート１
２に固定するとともに型の一部を構成している。また、
ダイプレート１２の下面には熱電対２７が取り付けら
れ、下型組み立て１１の温度検出を行う。A lower mold assembly 11 is attached to the upper end of the moving shaft 9 via a heat insulating cylinder 10 made of ceramic.
The lower die assembly 11 includes a metal die plate 12, a ceramic lower die 13, and a moving die 14 made of cemented carbide.
2 and a part of the mold. Also,
A thermocouple 27 is attached to the lower surface of the die plate 12 to detect the temperature of the lower die assembly 11.
【００１７】固定軸２の回りにはブラケット１５が摺動
可能に取り付けられ、ブラケット１５は別の駆動装置
（図示せず）によって上下動される。ブラケット１５の
下面には、上型組み立て４及び下型組み立て１１の周囲
を取囲む様に、透明石英管１６が取り付けられている。
透明石英管１６の下端を中間プレート１ａの上面に気密
に押し当てることによって、上型組み立て４及び下型組
み立て１１の周囲を大気から遮断させる成形室１７が形
成される。A bracket 15 is slidably mounted around the fixed shaft 2, and the bracket 15 is moved up and down by another driving device (not shown). A transparent quartz tube 16 is attached to the lower surface of the bracket 15 so as to surround the upper mold assembly 4 and the lower mold assembly 11.
By pressing the lower end of the transparent quartz tube 16 airtightly against the upper surface of the intermediate plate 1a, a molding chamber 17 for shielding the periphery of the upper die assembly 4 and the lower die assembly 11 from the atmosphere is formed.
【００１８】ブラケット１５には、更に、透明石英管１
６の周囲を取囲む外筒１８が取り付けられ、外筒１８に
はランプユニット１９が取り付けられている。ランプユ
ニット１９は、赤外線ランプ２０、その後方に配置され
た反射ミラー２１、及び反射ミラー２１を冷却する水冷
パイプ２２などから構成されており、透明石英管１６の
外側から上型組み立て４及び下型組み立て１１を輻射加
熱する様になっている。The bracket 15 further includes a transparent quartz tube 1.
An outer cylinder 18 surrounding the periphery of 6 is attached, and a lamp unit 19 is attached to the outer cylinder 18. The lamp unit 19 includes an infrared lamp 20, a reflecting mirror 21 disposed behind the infrared lamp 20, a water cooling pipe 22 for cooling the reflecting mirror 21, and the like. The assembly 11 is radiantly heated.
【００１９】この他、固定軸２にはガス供給路２３が、
移動軸９にはガス供給路２４が、ブラケット１５にはガ
ス供給路２５が、中間プレート１ａには排気口２６が、
それぞれ設けられている。不活性ガスをガス供給路２
３、２４、２５を介して成形室１７の内部へ所定流量で
供給することにより、上型組み立て４、下型組み立て１
１及び被プレス材料２９、３０などの冷却が行われる。
供給された不活性ガスは、排気口２６から排気される。In addition, a gas supply passage 23 is provided in the fixed shaft 2.
The moving shaft 9 has a gas supply path 24, the bracket 15 has a gas supply path 25, the intermediate plate 1a has an exhaust port 26,
Each is provided. Inert gas supply path 2
The upper mold assembly 4 and the lower mold assembly 1 are supplied at a predetermined flow rate into the molding chamber 17 through 3, 24, and 25.
1 and the materials to be pressed 29 and 30 are cooled.
The supplied inert gas is exhausted from the exhaust port 26.
【００２０】次に、このプレス成形装置を用いて、鏡筒
付き光学素子を製造する方法について説明する。図２
は、本発明の鏡筒付き光学素子の製造方法に基いて製造
される鏡筒付きレンズの一例を示す断面図である。この
鏡筒付きレンズは光通信用半導体レーザの集光レンズで
ある。Next, a method of manufacturing an optical element with a lens barrel using this press molding apparatus will be described. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a lens with a lens barrel manufactured based on the method for manufacturing an optical element with a lens barrel according to the present invention. This lens with a lens barrel is a condenser lens of a semiconductor laser for optical communication.
【００２１】この鏡筒付きレンズの製造に使用したガラ
ス素材の諸特性を以下に示す。 ・メーカ ：（株）オハラ社製 ・名称 ：ＳＦＳ−０１ ・熱膨張係数 ：１０×１０-6 ・ガラス転移点：３９３℃ ・屈服点 ：４１３℃ この鏡筒付きレンズの製造に使用した金属筒の材料の諸
特性を以下に示す。金属筒の材料としては、熱膨張係数
がガラス素材に近いフェライト系ステンレス鋼を使用し
た。The characteristics of the glass material used for manufacturing this lens with a lens barrel are shown below.・ Manufacturer: manufactured by OHARA CORPORATION ・ Name: SFS-01 ・ Coefficient of thermal expansion: 10 × 10 -6・ Glass transition point: 393 ° C. ・ Departure point: 413 ° C. Metal tube used for manufacturing this lens with a lens barrel Various properties of the material are shown below. As the material of the metal cylinder, a ferritic stainless steel having a thermal expansion coefficient close to that of a glass material was used.
【００２２】 ・名称 ：ＳＵＳ４３０Ｆ ・熱膨張係数 ：１０．４×１０-6 ・耐力 ：２０５Ｎ／ｍｍ2 ・引張強さ ：４５０Ｎ／ｍｍ2 図３に、この金属筒の製造方法について示す。この例で
は、外径φ１０ｍｍ、内径φ７ｍｍ、長さ４０ｍｍの金
属管をスライサを用いて切断して、長さ４ｍｍの円筒を
製作した。Name: SUS430F Coefficient of thermal expansion: 10.4 × 10 -6 Strength: 205 N / mm 2 Tensile strength: 450 N / mm 2 FIG. 3 shows a method of manufacturing this metal cylinder. In this example, a metal tube having an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 7 mm, and a length of 40 mm was cut using a slicer to produce a cylinder having a length of 4 mm.
【００２３】先ず、プレス成形装置（図１）の上型６と
下型１３との間にガラス素材２９を及び金属筒３０をセ
ットする。図４に、プレス成形装置（図１）によるプレ
ス成形前における上下の型４、１１部分の拡大断面図を
示す。下型１３の成形面の周囲にはスペーサ３４が配置
され、上型６の成形面の周囲にはスペーサ３３が配置さ
れる。ガラス素材２９は下型１３の成形面の上に置か
れ、ガラス素材２９の周囲を取囲む金属筒３０はスペー
サ３４の上に置かれる。First, a glass material 29 and a metal cylinder 30 are set between the upper die 6 and the lower die 13 of the press forming apparatus (FIG. 1). FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the upper and lower dies 4, 11 before press forming by the press forming apparatus (FIG. 1). Spacers 34 are arranged around the molding surface of the lower mold 13, and spacers 33 are arranged around the molding surface of the upper mold 6. The glass material 29 is placed on the molding surface of the lower mold 13, and the metal cylinder 30 surrounding the glass material 29 is placed on the spacer 34.
【００２４】次に、ガラス素材２９及び金属筒３０をガ
ラス転移点以上の温度まで加熱する。この例では４４０
℃まで加熱を行った。ガラス素材２９の加熱終了後、下
型１３を上昇させて、下型１３と上型６との間でガラス
素材２９をプレス成形して、ガラス素材２９の上下面に
型の成形面を転写する。なお、上下の型４、１１を互い
に密着させたとき、同時に金属筒３０が上下から弾性領
域内で所定量、圧縮される様に、予め、スペーサ３３及
び３４の厚みを設定しておく。なお、この例において、
プレス荷重は、ガラス素材２９のプレス成形荷重と金属
筒３０の軸方向の圧縮荷重とを合わせて４００ｋｇｆで
あった。また、金属筒３０の圧縮代は０．１３ｍｍであ
った。Next, the glass material 29 and the metal cylinder 30 are heated to a temperature higher than the glass transition point. In this example, 440
Heated to ° C. After the heating of the glass material 29, the lower mold 13 is raised, the glass material 29 is press-formed between the lower mold 13 and the upper mold 6, and the molding surface of the mold is transferred to the upper and lower surfaces of the glass material 29. . The thicknesses of the spacers 33 and 34 are set in advance so that when the upper and lower dies 4 and 11 are brought into close contact with each other, the metal cylinder 30 is simultaneously compressed by a predetermined amount in the elastic region from above and below. In this example,
The press load was 400 kgf including the press forming load of the glass material 29 and the axial compressive load of the metal cylinder 30. The compression allowance of the metal cylinder 30 was 0.13 mm.
【００２５】図５に、プレス成形装置（図１）によるプ
レス成形中における上下の型４、１１部分の拡大断面図
を示す。図６に、図５中のガラス素材２９及び金属筒３
０の周辺の拡大断面図を示す。なお、図６中、実線はプ
レス成形によるガラス素材２９及び金属筒３０の変形の
様子を表し、破線はガラス素材２９及び金属筒３０のプ
レス成形前の形状を表す。FIG. 5 is an enlarged sectional view of the upper and lower dies 4, 11 during press forming by the press forming apparatus (FIG. 1). FIG. 6 shows the glass material 29 and the metal cylinder 3 shown in FIG.
FIG. In FIG. 6, the solid line represents the deformation of the glass material 29 and the metal cylinder 30 by press molding, and the broken line represents the shape of the glass material 29 and the metal cylinder 30 before press molding.
【００２６】ガラス素材２９のプレス成形後、成形室１
７内に不活性ガスを流して、上下の型４、１１などとと
もに、ガラス素材２９及び金属筒３０を冷却する。ガラ
ス素材２９の温度がガラス転移点以下の温度まで下がっ
た後に、上下の型４、１１間のプレス荷重を解除して、
プレス成形された鏡筒付きレンズを型から取り出す。After the press forming of the glass material 29, the forming chamber 1
An inert gas is allowed to flow in the inside 7 to cool the glass material 29 and the metal cylinder 30 together with the upper and lower dies 4, 11 and the like. After the temperature of the glass material 29 has dropped to a temperature below the glass transition point, the press load between the upper and lower dies 4, 11 is released,
The press-molded lens with the lens barrel is removed from the mold.
【００２７】以上の様にして、ガラス素材２９のプレス
成形によって作成されたレンズが、弾性領域内で径方向
に拡大変形された金属筒３０（鏡筒部）の収縮力によっ
て保持された鏡筒付きレンズが製造される。As described above, the lens formed by press-molding the glass material 29 is held by the contraction force of the metal tube 30 (barrel) expanded and deformed in the radial direction in the elastic region. An attached lens is manufactured.
【００２８】以上の工程によって得られた鏡筒付きレン
ズの型面に対する成形レンズ面の面精度は、λ／１０程
度であった。また、繰り返し精度も良好であった。ま
た、実際に半導体レーザの集光レンズとして使用したと
ころ、十分使用できる性能を有していた。また、振動の
ある機器の中でも、鏡筒からレンズが脱落することも無
かった。The surface accuracy of the molded lens surface with respect to the mold surface of the lens with a lens barrel obtained by the above steps was about λ / 10. The repetition accuracy was also good. When used as a condensing lens of a semiconductor laser, it had sufficient performance. Also, the lens did not fall out of the lens barrel, even among devices with vibration.
【００２９】なお、以上の例では、金属筒として単純な
円筒形状のものを使用したが、鏡筒付きレンズの完成品
を機械等に組み込むことなどを考慮して、プレス成形前
に、予め、金属筒の外周部にタップ加工などを施してお
くこともできる。In the above example, a simple cylindrical metal cylinder is used as the metal cylinder. However, in consideration of incorporating a finished lens-equipped lens into a machine, etc. Tapping or the like may be performed on the outer peripheral portion of the metal cylinder.
【００３０】また、以上の例では、上型６及び下型１３
にそれぞれスペーサ３３及び３４を取り付けて、ガラス
素材のプレス成形と金属筒の軸方向の圧縮を、同時に行
っているが、個別のプレス駆動部により適宜タイミング
を調整して行うようにすることもできる。In the above example, the upper die 6 and the lower die 13
The spacers 33 and 34 are attached to each other to perform the press molding of the glass material and the axial compression of the metal cylinder at the same time, but it is also possible to adjust the timing appropriately by an individual press drive unit. .
【００３１】なお、金属筒の材料としてガラス素材の熱
膨張係数に近い材料を使用することにより、冷却の際の
熱収縮量の差に基く熱応力を小さく抑えることが可能で
あり、過大な応力の発生を防ぐとともに、レンズを保持
する圧力の調整が容易になる。なお、以上の方法は、鏡
筒付きレンズに限らず、鏡筒付き回折格子あるいは鏡筒
付きプリズムなどの様々な鏡筒付き光学素子の製造にも
適用できる。By using a material having a coefficient of thermal expansion close to that of a glass material as the material of the metal cylinder, it is possible to suppress the thermal stress due to the difference in the amount of thermal contraction during cooling, and to reduce the excessive stress. Is prevented, and the pressure for holding the lens is easily adjusted. The above method is not limited to a lens with a lens barrel, but can be applied to the manufacture of various optical elements with a lens barrel such as a diffraction grating with a lens barrel or a prism with a lens barrel.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明の鏡筒付き光学素子の製造方法で
は、軸方向の圧縮荷重によって弾性領域内で径方向に膨
んだ金属筒（鏡筒部）の中でガラス素材（レンズ）をプ
レス成形し、プレス成形終了後、レンズがガラス転移点
以下の温度に下がったところで鏡筒部に対する軸方向の
圧縮荷重を解除して、鏡筒部の弾性復元力によってレン
ズを周囲から保持している。According to the method of manufacturing an optical element with a lens barrel according to the present invention, a glass material (lens) is placed in a metal cylinder (lens part) radially expanded in an elastic region by an axial compressive load. Press molding, after the completion of press molding, release the axial compressive load on the lens barrel when the temperature of the lens has dropped below the glass transition point, hold the lens from the periphery by the elastic restoring force of the lens barrel I have.
【００３３】従って、レンズのプレス成形と、レンズの
鏡筒部への取付けが同時に行われる結果、レンズの光軸
が鏡筒部の中心軸に自動的に一致し、軸合わせのための
工程を特別に設ける必要がない。Therefore, as a result of simultaneous press molding of the lens and mounting of the lens on the lens barrel, the optical axis of the lens automatically coincides with the center axis of the lens barrel, and a process for axial alignment is performed. No special provision is required.
【００３４】また、レンズのプレス成形の完了前に鏡筒
部に弾性領域内で変形を与えて、その復元力によってレ
ンズを保持しているので、鏡筒部の内壁面で保持された
レンズの位置ズレあるいは脱落がない。更に、鏡筒部に
与える径方向の弾性変形量を、スペ−サの厚さによっ
て、適宜、調整することが可能なので、レンズの内部に
過大な応力を発生させることなく、レンズを鏡筒部に保
持させることができる。Before the press molding of the lens is completed, the lens barrel is deformed in the elastic region and the lens is held by the restoring force, so that the lens held by the inner wall surface of the lens barrel is held. There is no displacement or dropout. Furthermore, the amount of elastic deformation in the radial direction to be applied to the lens barrel can be appropriately adjusted by the thickness of the spacer, so that the lens can be moved without excessive stress inside the lens. Can be held.
【００３５】以上の様に、本発明の鏡筒付き光学素子の
製造方法によれば、従来の様な、光学素子を鏡筒部に対
して取付ける工程を省略することが可能になり、鏡筒付
き光学素子を、安定して安価に大量生産することができ
る。As described above, according to the method for manufacturing an optical element with a lens barrel according to the present invention, it is possible to omit the step of attaching the optical element to the lens barrel part as in the conventional method, The optical element can be stably and inexpensively mass-produced.
【図１】本発明の鏡筒付き光学素子の製造方法に使用す
るプレス成形装置の一例を示す概略断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a press molding apparatus used in a method for manufacturing an optical element with a lens barrel according to the present invention.
【図２】鏡筒付きレンズの断面図。FIG. 2 is a sectional view of a lens with a lens barrel.
【図３】鏡筒部を構成する金属筒の製造方法を説明する
図。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing a metal tube constituting the lens barrel.
【図４】鏡筒付きレンズのプレス前の状態を示す断面
図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state before pressing the lens with a lens barrel.
【図５】鏡筒付きレンズのプレス後の状態を示す断面
図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state after pressing the lens with a lens barrel.
【図６】図５中の鏡筒付きレンズの周辺部分の状態を示
す拡大断面図。FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a state of a peripheral portion of the lens with a lens barrel in FIG. 5;
１・・・フレーム、２・・・固定軸、４・・・上型組み
立て、５・・・ダイプレート、６・・・上型、７・・・
固定ダイ、８・・・駆動装置、８ａ・・・サーボモー
タ、８ｂ・・・荷重検出器、９・・・移動軸、１１・・
・下型組み立て、１２・・・ダイプレート、１３・・・
下型、１４・・・移動ダイ、１５・・・ブラケット、１
６・・・透明石英管、１７・・・成形室、１９・・・ラ
ンプユニット、２０・・・赤外線ランプ、２３、２４、
２５・・・ガス供給路、２６・・・排気口、２７・・・
熱電対、２８・・・制御装置部、２９・・・ガラス素材
（レンズ）、３０・・・金属筒（鏡筒部）、３３、３４
・・・スペーサ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Frame, 2 ... Fixed shaft, 4 ... Upper mold assembly, 5 ... Die plate, 6 ... Upper mold, 7 ...
Fixed die, 8 ... drive device, 8a ... servo motor, 8b ... load detector, 9 ... moving axis, 11 ...
・ Lower die assembly, 12 ・ ・ ・ die plate, 13 ・ ・ ・
Lower die, 14: moving die, 15: bracket, 1
6 ... transparent quartz tube, 17 ... molding chamber, 19 ... lamp unit, 20 ... infrared lamp, 23, 24,
25 ... gas supply path, 26 ... exhaust port, 27 ...
Thermocouple, 28: control unit, 29: glass material (lens), 30: metal tube (barrel), 33, 34
···Spacer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌野 利尚 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshihisa Kamano 2068-3 Ooka, Numazu-shi, Shizuoka Pref.
Claims (3)
ガラス転移点以上の温度に加熱する工程と、 金属筒に軸方向の圧縮荷重を加えて弾性領域内で径方向
に変形させる工程と、 型を用いてガラス素材に軸方向のプレス成形荷重を加え
るとともに、これに伴うガラス素材の径方向の変形を前
記金属筒の内壁面で拘束する工程と、 ガラス素材をガラス転移点以下の温度まで冷却する工程
と、 ガラス素材に対する前記プレス成形荷重を解除する工程
と、 金属筒に対する前記軸方向の圧縮荷重を解除して、ガラ
ス素材のプレス成形によって作成された光学素子を金属
筒の内壁面で保持させる工程と、 を備えたことを特徴とする鏡筒付き光学素子の製造方
法。1. A step of heating a glass material housed inside a metal cylinder to a temperature equal to or higher than a glass transition point, and a step of applying an axial compressive load to the metal cylinder to deform it radially in an elastic region. Applying a press forming load in the axial direction to the glass material using a mold, and constraining the radial deformation of the glass material along with the inner wall surface of the metal cylinder, and the temperature of the glass material below the glass transition point. Cooling the glass material, and releasing the press forming load on the glass material; releasing the axial compressive load on the metal tube, and pressing the optical element created by press forming the glass material on the inner wall surface of the metal tube. A method for producing an optical element with a lens barrel, comprising the steps of:
重の付与及び解除を、それぞれ同時に行うことを特徴と
する請求項１に記載の鏡筒付き光学素子の製造方法。2. The method for manufacturing an optical element with a lens barrel according to claim 1, wherein the application and release of the load to the glass material and the metal cylinder are performed simultaneously.
素材の熱膨張係数の９０％以上、１１０％以下であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の鏡筒付き光学素子の製
造方法。3. The method according to claim 1, wherein a coefficient of thermal expansion of the metal tube is not less than 90% and not more than 110% of a coefficient of thermal expansion of the glass material. .
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3746570B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6977053B2 (en) * | 2001-09-27 | 2005-12-20 | Fujinon Corporation | Manufacturing method of front-end component of endoscope |
| CN102763015A (en) * | 2010-02-25 | 2012-10-31 | 阿尔卑斯电气株式会社 | Lens unit and method for producing same |
| US20160178866A1 (en) * | 2013-09-27 | 2016-06-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Optical module and optical module lens cap |
-
1996
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