JP5359468B2 - Lens molding die, lens molding apparatus, and lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズを成形する金型が対向設置されるレンズ成形用金型、該レンズ成形用金型を用いるレンズ成形装置、該レンズ成形用金型あるいは該レンズ成形装置により成形されるレンズに関するものである。 The present invention relates to a lens molding die in which a lens molding die is placed opposite to the lens, a lens molding device using the lens molding die, the lens molding die, or a lens molded by the lens molding device. Is.
従来、レンズの入光面と出光面との2面間の相対的なズレは、レンズ光軸の傾きの原因となり、光学レンズにおける集光能力を低下させてしまう。これにより、撮像系のレンズにおいては画像が不鮮明になるなど画質が低下し、また記録用のピックアップレンズにおいては収差を悪化させ、所定の集光性能が得られないという問題を発生させる。 Conventionally, the relative deviation between the two surfaces of the light entrance surface and the light exit surface of the lens causes a tilt of the optical axis of the lens, and reduces the light collection capability of the optical lens. As a result, the image quality of the lens of the imaging system is deteriorated, for example, the image is unclear, and the aberration is deteriorated in the recording pickup lens, so that a predetermined light collecting performance cannot be obtained.
そのため、レンズの入光面と出光面との2面間の相対的なズレは、レンズ成形上、最も重要な精度であり、レンズの高精度化に伴い、その相対的なズレ量は3μm以下の精度が求められ、そのズレ位置を測定し補正する技術が要求されている。 Therefore, the relative displacement between the two surfaces of the light entrance surface and the light exit surface of the lens is the most important accuracy in lens molding, and the amount of relative displacement is 3 μm or less as the accuracy of the lens increases. Therefore, a technique for measuring and correcting the misalignment position is required.
そのために特許文献1では、成形金型のレンズ成形面に加工エッジを形成し、図7(a)の平面図,図7(b)の図7(a)におけるA−A断面図に示すように、成形レンズにおける一方のレンズ面27に同心円状に輪体25を形成し、他方のレンズ面28にも同様の輪体26を形成している。
For this purpose, in Patent Document 1, a processing edge is formed on the lens molding surface of the molding die, as shown in the plan view of FIG. 7A and the AA sectional view in FIG. 7A of FIG. In addition, a
そして、輪体25,26が形成されたレンズ24に対して、高精度の画像測定器を用いて輪体25,26間の位置関係を測定し、測定結果により得られた輪体25,26のズレにより、レンズ中心軸の位置調整をしている。
しかし、前記特許文献1に記載の従来の方法では、調整精度は、輪体25,26のエッジの微細半径,画像測定器の精度,成形品の成形精度によって影響され、測定精度は1μmが限界である。
However, in the conventional method described in Patent Document 1, the adjustment accuracy is affected by the fine radius of the edges of the
また、前記従来の方法では、レンズを成形してからでないと評価できず、高精度化していく中で、調整回数が増えることが予測される。 In addition, the conventional method cannot be evaluated until the lens is molded, and it is expected that the number of adjustments will increase as the accuracy increases.
また、近年、高画素対応の樹脂レンズにおいては、レンズの入光面と出光面との2面間において1μm以下の相対的なズレであることが求められ、さらに記録系レンズの青色レーザに対応する樹脂レンズにおいてはズレ精度0.5μmが求められている。 In recent years, resin lenses for high pixels are required to have a relative displacement of 1 μm or less between the light incident surface and the light exit surface of the lens, and are also compatible with blue lasers for recording lenses. The resin lens to be used is required to have a deviation accuracy of 0.5 μm.
前記要求精度に対して、特許文献1の方法では1μmまでの評価が限界であり、また、測定対象が輪体であってレンズ中心そのものでないため、成形後の収縮状態によって、成形されたレンズ面中心位置と輪体25,26の位置とのズレもサブミクロンレベルでは発生しており、1μm以下を評価できる技術ではない。
With respect to the required accuracy, the method of Patent Document 1 has a limit of evaluation up to 1 μm, and the object to be measured is a ring body and not the lens center itself. Deviation between the center position and the positions of the
また、1μm以下のレンズの入光面と出光面との2面間の相対的なズレとなると、成形環境変化や成形装置の温度変動などによっても変化し、成形後の確認では、1μm以上を超えていても分らず、不良品を大量に作ることになってしまう。 In addition, if the relative deviation between the light incident surface and light exit surface of the lens of 1 μm or less is changed due to changes in the molding environment or temperature fluctuations of the molding device, the confirmation after molding is 1 μm or more. Even if it exceeds the limit, it will make a large amount of defective products.
また、成形後の確認によって1μm以下のズレを評価することは、1μm以下に成形環境および成形装置が安定したことを確認してからでないと評価用のサンプルがとれない。1μmの状態を安定化させるための時間としては、環境含めて温度上昇開始後、12時間以上は必要となる。このような成形後の評価により金型調整することは、調整日数が膨大にかかり、1μmの成形を量産レベルで実現することはできない。 In addition, the evaluation of the deviation of 1 μm or less by the confirmation after molding requires that the sample for evaluation be taken after confirming that the molding environment and the molding apparatus are stable to 1 μm or less. The time for stabilizing the 1 μm state is 12 hours or more after the temperature rise including the environment. Adjustment of the mold by such evaluation after molding takes a huge number of adjustment days, and 1 μm molding cannot be realized at the mass production level.
本発明は、前記従来の技術の課題を解決し、レンズの入光面と出光面との2面間の相対的なズレを1μm以下になっていることを成形工程の金型のレンズ成形面上で確認できるようにし、サブミクロンレベルの調整を可能にしたレンズ成形用金型およびレンズ成形装置ならびにレンズを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and indicates that the relative misalignment between the light incident surface and the light exit surface of the lens is 1 μm or less. An object of the present invention is to provide a lens molding die, a lens molding apparatus, and a lens which can be confirmed above and can be adjusted at a submicron level.
前記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、レンズの入光面を成形する一方の金型面と、この一方の金型面に対向設置されて、レンズの出光面を成形する他方の金型面とからなるレンズ成形用金型において、前記一方の金型面におけるレンズ成形面の光学座標中心部分に光通過用の微細孔を貫通形成し、前記他方の金型面におけるレンズ成形面の光学座標中心部分に光通過用の微細孔を貫通形成し、前記対向設置されるレンズ成形面を3つ以上形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided one mold surface that molds the light incident surface of the lens, and the light emitting surface of the lens that is placed opposite to the one mold surface. In a lens molding die comprising the other mold surface, a light passing through-hole is formed through the central portion of the optical coordinate of the lens molding surface of the one mold surface, and the lens on the other mold surface is formed. A fine hole for passing light is formed through the center of the optical coordinate of the molding surface, and three or more lens molding surfaces are provided so as to face each other.
請求項2に記載の発明は、請求項1記載のレンズ成形用金型において、3つ以上形成されたレンズ成形面において、両微細孔の1つを、前記微細孔の中心がレンズ光軸中心上にあるように形成し、他の微細孔を、レンズ光軸中心から前記微細穴の直径以内で、一方の前記微細孔の中心が他の前記微細孔の中心に対してずれるように形成したことを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、レンズ成形装置において、対向設置される一方の金型面におけるレンズ成形面の光学座標中心部分に微細孔を貫通形成し、他方の金型面におけるレンズ成形面の光学座標中心部分に微細孔を貫通形成してなる請求項1〜2いずれか1項記載の前記対向設置されるレンズ成形面を3つ以上形成したレンズ成形用金型と、前記微細孔を通過する光ビームを出射する光源とを備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the lens molding apparatus, a fine hole is formed through the center of the optical coordinate of the lens molding surface of one of the mold surfaces facing each other, and the lens molding surface of the other mold surface is formed. a lens mold forming said counter installed the lens forming surfaces of three or more micropores formed by penetrating formed claim 1-2 any one of claims to the optical coordinate central portion, passed through the micropores And a light source that emits a light beam.
請求項4に記載の発明は、請求項3記載のレンズ成形装置において、光ビームがレーザ光であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the lens molding apparatus according to the third aspect , the light beam is a laser beam.
請求項5に記載の発明は、請求項3または4記載のレンズ成形装置において、光ビームを受光して、光量を測定する受光装置を備えたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the lens molding apparatus according to the third or fourth aspect of the present invention, a light receiving device that receives a light beam and measures the amount of light is provided.
請求項6に記載の発明は、請求項3〜5いずれか1項記載のレンズ成形装置において、3つのレンズ成形面における微細孔にそれぞれ光ビームを通すことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the lens molding apparatus according to any one of the third to fifth aspects, the light beam is passed through the microscopic holes in the three lens molding surfaces.
請求項7に記載の発明は、請求項6記載のレンズ成形装置において、3つの光ビームを受光して、各受光量の差により金型移動方向を検出することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the lens molding apparatus according to the sixth aspect of the present invention, the three light beams are received, and the mold moving direction is detected based on the difference between the received light amounts.
請求項8に記載の発明は、請求項7記載のレンズ成形装置において、3つの光ビームの光学干渉波面を測定する受光装置を備えたことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the lens molding apparatus according to the seventh aspect, a light receiving device for measuring optical interference wavefronts of three light beams is provided.
請求項9に記載の発明は、請求項8記載のレンズ成形装置において、3つの光ビームの光学干渉波面により金型移動方向を検出することを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the lens molding apparatus according to the eighth aspect, the moving direction of the mold is detected by the optical interference wavefronts of the three light beams.
請求項10に記載の発明は、請求項1記載のレンズ成形用金型において、レンズ成形材質がガラスであることを特徴とする。 The invention according to claim 1 0, in the lens mold according to claim 1, wherein the lens molding material is characterized in that it is a glass.
請求項11に記載の発明は、請求項1記載のレンズ成形用金型において、レンズ成形材質が熱可塑性樹脂であることを特徴とする。 The invention of claim 1 1, in a lens mold according to claim 1, wherein the lens molding material is characterized in that it is a thermoplastic resin.
請求項12に記載の発明は、請求項1記載のレンズ成形用金型において、レンズ成形材質が熱硬化性樹脂であることを特徴とする。 The invention according to claim 1 2, the lens mold according to claim 1, wherein the lens molding material is characterized in that it is a thermosetting resin.
本発明によれば、金型の対向するレンズ成形面におけるレンズ光軸中心に、光ビームが通る微細孔を対向して形成し、対向するレンズ成形面間の位置ズレを、微細孔を通る光ビームの光量または光学干渉波面の評価などにより行うことができ、成形されるレンズの入光面と出光面との2面間の相対的なズレを成形工程の金型のレンズ成形面上で確認することができる。よって、ズレの確認を行った後、成形に移行することができるようになる。 According to the present invention, the minute hole through which the light beam passes is formed opposite to the center of the lens optical axis of the lens forming surface facing the mold, and the positional deviation between the facing lens forming surfaces is changed to the light passing through the minute hole. This can be done by evaluating the light quantity of the beam or the optical interference wavefront, and confirming the relative displacement between the light incident surface and light output surface of the molded lens on the lens molding surface of the mold during the molding process. can do. Therefore, after confirming the deviation, it becomes possible to shift to molding.
また、レンズ成形面の光軸中心部分に光ビームが通る微細孔を3つ形成した場合、このうち2つの対向する微細孔の一方における微細孔をXY方向の2方向にずらして形成することで、位置ズレの方向を成形前に確認することができ、ズレを補正した後に成形に移行することが可能になる。 Further, when three fine holes through which the light beam passes are formed in the center portion of the optical axis of the lens molding surface, one of the two opposed fine holes is formed by shifting in two directions in the XY direction. The direction of misalignment can be confirmed before molding, and it is possible to shift to molding after correcting the misalignment.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1におけるレンズ成形型を示し、(a)は平面図、(b)は断面図である。
(Embodiment 1)
1A and 1B show a lens mold according to Embodiment 1 of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view.
図1において、一方の金型面を有する上型1には、その成形面にレンズの入光面を成形する光学レンズ成形面3が形成され、該光学レンズ成形面3にて光学レンズとして成形されたときのレンズ光軸中心となる光学座標中心部分に、光ビームであるレーザ光5が通過する直径20μmの微細孔1aが貫通して形成されている。この微細孔1aは、レーザ光源6側に広がるように上型1に穿設されたテーパ孔1bにおける狭まった側の開口である。
In FIG. 1, an upper lens 1 having one mold surface is formed with an optical
上型1は、ヒータなどの発熱体からの熱を伝える取付板10に固定され、取付板10に対して断熱される位置にレーザ光源6が取り付けられている。レーザ光源6としては、赤色発光のレーザ半導体を用い、レーザスポットを20μmまで絞ったビーム出射できるものを用いる。
The upper mold 1 is fixed to a
上型1に対向設置される他方の金型面を有する下型2には、レンズの出光面を成形する光学レンズ成形面4が形成され、該光学レンズ成形面4にて光学レンズとして成形されたときのレンズ光軸中心となる光学座標中心部分に、レーザ光5が通過する直径20μmの微細孔2aが貫通して形成されている。この微細孔2aは、受光装置7側に広がるように下型2に穿設されたテーパ孔2bにおける狭まった側の開口である。
An optical
受光装置7は摺動板11に対して断熱される位置に取り付けられている。摺動板11を介して加熱体(図示せず)から下型2が加熱されるようになっている。
The
摺動板11と下型2の接触部は摺動可能な状態であり、摺動板11にサーボモータ8が取り付けられている。サーボモータ8の出力軸に設けられたリードスクリュー9の先端は下型2のメネジ部に螺入されている。このサーボモータ8とリードスクリュー9との構造は、図1(a)に示すように、下型2の側面におけるXY方向に互いに直交するように一対設置されている。これにより各サーボモータ8が回転すると、下型2はX軸とY軸との2方向に動作することが可能となる。
The contact portion between the
前記構成において、上型1の微細孔1aは、成形製品側に樹脂が漏れない孔径20μmの微細の孔として形成され、かつレーザ光源6側が広くなるようにしたテーパ孔1bの窄まり側に形成されている。このことにより、レーザ光が微細孔1aに入るまで上型1に遮られることなく、レーザ光5を通過させることが可能となる。
In the above configuration, the fine hole 1a of the upper mold 1 is formed as a fine hole having a diameter of 20 μm that does not leak resin on the molded product side, and is formed on the constricted side of the tapered
また、レーザ光5が傾いて微細孔1aからそれた場合、テーパ孔1bからの反射光が微細孔1aに反射せず、微細孔1aを通過しないようにすることができるという効果が得られ、微細孔1aに対して直接到達したレーザ光5のみを、微細孔1aを通過させることが可能となる。
In addition, when the
下型2の微細孔2aの形状は、前記微細孔1aと同様に、成形製品側に樹脂が漏れない孔径20μmの微細な孔として形成され、受光装置7側が広くなるようにしたテーパ孔2bの窄まり側に形成されている。このことにより、微細孔2aを通過したレーザ光5が受光装置7に入射するまで下型2に遮られることなく、レーザ光5を通過させることが可能となる。
The shape of the
製品を成形した際、わずかな樹脂またはガラスが微細孔2aから漏れた際、製品側に残らず下型2の孔側に残ることになり、このため製品側に異物となるカスが残らないようにすることができる効果がある。下型2に残った異物は吸引装置などで除去することが可能である。
When a product is molded, when a small amount of resin or glass leaks from the
前記効果を得るため、テーパ孔1b,2bの形状の先端は10°以上のテーパをもち、さらにレーザ光5を確実に取り込むため、成形製品面から0.2mm離れた位置から、テーパ30°にする。微細孔1a,2aが開口している成形製品面まで、直接30°で形成しないのは、30°テーパエッジであるとエッジ強度がないため、孔が変形してしまうためである。
In order to obtain the above effect, the tips of the tapered
前記構成において、レーザ光5の受光装置7にて受光した光スポットにおける光量を検知測定することにより、レーザ光が正しい位置に入射されたか否か、すなわち、レンズの入光面と出光面との光軸が合っているか否かを判断することができる。
In the above configuration, by detecting and measuring the amount of light in the light spot received by the
前記実施の形態1における一連の制御フローについて、図2に示すフローチャートを参照して説明する。これらの制御および測定演算などは、装置各部とデータの授受を行うCPU(中央演算処理ユニット)において処理される。 A series of control flows in the first embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. These control and measurement calculations are processed in a CPU (Central Processing Unit) that exchanges data with each part of the apparatus.
図2において、ステップS101でレーザ光源6から出射される初期のレーザ光量を受光装置7で測定する。このデータをCPUのメモリに記録する。ステップS102で、X軸方向のサーボモータ8を駆動させ、X方向にプラス1μm移動させる。このときの光量を受光装置7において測定する。ステップS103で、ステップS101の初期光量とステップS102の1μm移動させたときの光量を比較する。
In FIG. 2, an initial laser light amount emitted from the
ここで初期光量よりも大きい場合は、ステップS102に戻って、さらにX方向に1μm移動させる。その後、ステップS103で、ステップS102のひとつ前の光量と、1μm移動させたときの光量を比較し、ステップS102の光量が、ひとつ前の光量よりも小さくなった時点で、ひとつ前の位置をピーク位置として、1μmマイナス方向に戻り、ステップS105へ行く。 If it is larger than the initial light amount, the process returns to step S102 and is further moved by 1 μm in the X direction. After that, in step S103, the light quantity immediately before step S102 is compared with the light quantity when moved by 1 μm, and when the light quantity in step S102 becomes smaller than the previous light quantity, the previous position is peaked. The position returns in the minus direction of 1 μm and goes to step S105.
ここで初期光量よりも光量が小さい場合、ステップS104に行き、X方向にマイナス1μm移動させ、ステップS105に行き、ステップS103の光量と比較する。同じ光量または光量が大きくなった場合、ステップS104に戻り、X方向にマイナス1μm移動させる。 If the light intensity is smaller than the initial light intensity, the process goes to step S104, moves minus 1 μm in the X direction, goes to step S105, and compares it with the light intensity in step S103. When the same light amount or the light amount has increased, the process returns to step S104, and is moved minus 1 μm in the X direction.
ステップS105で、マイナス方向に移動するひとつ前の光量とステップS104でマイナス1μm移動したときの光量を比較し、ステップS104の光量が、ひとつ前の光量よりも小さくなった時点で、ひとつ前の位置をピーク位置として1μmプラス方向に戻り、ステップS106へ行く。X方向のピーク値をメモリに記録しておく。 In step S105, the previous light amount moving in the minus direction is compared with the light amount obtained in the step S104 when moving by minus 1 μm. When the light amount in step S104 is smaller than the previous light amount, the previous position Is returned to the positive direction by 1 μm, and the process goes to step S106. The peak value in the X direction is recorded in the memory.
ステップS106で、Y方向に1μmプラス方向へ移動する。そのときの光量を測定する。ステップS107でY方向ピーク値光量とステップS106の光量を比較する。Y方向ピーク値光量よりも大きい場合は、ステップS106に戻り、さらにY方向プラス方向に1μmに移動させる。ステップS107で、プラス方向に移動するひとつ前の光量とステップS106でプラス1μm移動したときの光量を比較し、ステップS106の光量が、ひとつ前の光量よりも小さくなった時点で、ひとつ前の位置をピーク位置として1μmプラス方向に戻り、ステップS110へ行く。 In step S106, it moves in the Y direction by 1 μm plus. The amount of light at that time is measured. In step S107, the Y direction peak value light amount is compared with the light amount in step S106. When it is larger than the Y direction peak value light amount, the process returns to step S106, and further moved to 1 μm in the Y direction plus direction. In step S107, the previous light amount moving in the plus direction is compared with the light amount obtained by moving by 1 μm in step S106, and when the light amount in step S106 becomes smaller than the previous light amount, the previous position. As a peak position, return to the direction of 1 μm plus, and go to step S110.
ステップS107で、X方向ピーク値光量とステップS106の光量を比較したとき、X方向ピーク値光量よりも小さい場合は、ステップS108にいき、Y方向にマイナス1μm移動し、このときの光量を測定する。ステップS109で、マイナス方向に移動するひとつ前の光量とステップS108でマイナス1μm移動したときの光量を比較し、ステップS108の光量が、ひとつ前の光量よりも小さくなった時点で、ひとつ前の位置をピーク位置として1μmプラス方向に戻りステップS110へ行く。 In step S107, when the X direction peak value light amount is compared with the step S106 light amount, if it is smaller than the X direction peak value light amount, the process proceeds to step S108, moves in the Y direction by minus 1 μm, and the light amount at this time is measured. . In step S109, the previous light amount moving in the minus direction is compared with the light amount obtained by moving minus 1 μm in step S108. When the light amount in step S108 becomes smaller than the previous light amount, the previous position is obtained. Return to the positive direction by 1 μm and go to step S110.
ステップS110の時点では、X,Yの光量のピーク値の位置にきているため、20μmの微細孔1a,2aの重なりが、最も一致している位置であり、この位置をOKとして位置制御完了となる。
At the time of step S110, since the positions of the peak values of the X and Y light quantities are reached, the overlap of the 20 μm
前記移動は、サーボモータ8を用いて下型2をX−Y方向に動かすことにより行われ、受光装置7におけるレーザ光量のピーク位置に集束させるように調整することにより、前記OK位置にすること、すなわち、光軸位置精度を1μm以下にすることができる。
The movement is performed by moving the
図3において、(a)は上型1の微細孔1aと下型2の微細孔2aとが一致している状態(OK位置)のときの受光装置7におけるレーザパワー分布図であり、(b)は微細孔1a,2aの位置が一致していることを示す説明図である。また、(a’)は微細孔1a,2aがずれたとき(NG位置)の受光装置7におけるレーザパワー分布図、(b’)は微細孔1a,2aの位置がずれていることを示す説明図である。
3, (a) is a laser power distribution diagram in the
このように、2つの微細孔1a,2aがずれて、塞がることによりレーザ光5が一部遮断されることにより、受光装置7で受光する全体のレーザ光量が落ちる。このレーザ光量を制御し、図1に示す構成により、図2に示す制御フローチャートに基づく動作を行うことによって、成形レンズにおける入光面と出光面とにおける2面間の光軸中心を、上型1と下型2との金型上で測定して、光軸が合致するように成形することができる。
In this way, the
前記構成の本実施の形態のレンズ成形型を用いて、成形する材料をガラス玉として、下型2のレンズ成形面4に投入し、上型1と下型2のレンズ成形面3,4を合わせ、熱を加えてプレスすることにより成形が行われ、これにより高精度のガラスレンズが成形される。
Using the lens molding die of the present embodiment having the above-described configuration, the material to be molded is introduced into the
また、本実施の形態のレンズ成形型を用いて、上型1と下型2のレンズ成形面3,4間に熱可塑性樹脂を注入し、所定の金型温度で固化させて成形することにより、高精度の樹脂レンズが成形される。
Further, by using the lens mold of the present embodiment, a thermoplastic resin is injected between the
また、本実施の形態のレンズ成形型を用いて、上型1と下型2のレンズ成形面3,4間に熱硬化性樹脂を注入し、所定の金型温度で硬化させて成形することにより、高精度の樹脂レンズが成形される。
Also, using the lens mold of the present embodiment, a thermosetting resin is injected between the
本実施の形態のレンズ成形型にて成形した前記ガラスレンズ,樹脂レンズにおいては、図4(a)の成形レンズの断面図、(b),(c)の成形跡の拡大図に示すように、微細孔1a,2aにガラスあるいは樹脂が内圧によって、わずかに押し出される状態にあるため、成形レンズLの表面にわずかな成形跡である凸部が形成される。該凸部の境界は丸い跡(イ),(ロ)として残るが、光学的にレンズ中心は光を屈折作用に影響しないため問題はない。この成形跡を観察することにより、成形レンズLにおいてもレンズ中心位置の確認が行える。
In the glass lens and the resin lens molded by the lens mold according to the present embodiment, as shown in the sectional view of the molded lens in FIG. 4A and the enlarged view of the molding marks in FIGS. Since the glass or resin is slightly pushed out by the internal pressure into the
図5は本発明の実施の形態2におけるレンズ成形型を説明する図であって、(a)はレンズ成形型の平面図とレーザ光の受光状態の説明図、(b)はレンズ成形型の断面図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining a lens mold according to
図5において、上型12は、その成形面に光学レンズ成形面14が3つ形成されている。該光学レンズ成形面14は、図5(a)におけるa位置と、XY軸上のY軸上の位置に形成されたc位置と、同X軸上に形成されたb位置に配設されている。各光学レンズ成形面14には、該成形レンズ面14にて光学レンズとして成形されたときの光軸中心となる光学座標中心部分に、レーザ光16が通過する直径20μmの微細孔12aが貫通して形成されている。加工上、金型に20μmの孔を貫通して穿設することはできないため、テーパ孔12bの窄まった側の開口を微細孔12aとして形成している。
In FIG. 5, the
上型12は、加熱体(図示せず)から熱を伝える取付板21に固定され、取付板21に対して断熱された位置に3つのレーザ光源17が、各微細孔12aにレーザ光16を入射するように取り付けられている。レーザ光源17としては、赤色発光の半導体レーザを用い、レーザースポットを20μmまで絞ってビーム出射できるものを用いる。
The
前記上型12に対向する下型13に、上型12の光学レンズ成形面14に対応させて光学レンズ成形面15を3つ形成し、各光学レンズ成形面15には、該成形レンズ面15にて光学レンズとして成形されたときの光軸中心となる光学座標中心部分に、レーザ光16が通過する直径20μmの微細孔13aが貫通して形成されている。各微細孔13aは、下型13に形成されたテーパ孔13bの窄まった側の開口である。
Three optical lens molding surfaces 15 are formed on the
下型13に設けられたa位置の微細孔13aは、対応する上型12の微細孔12aと同位置に形成され、c位置の微細孔13aは、対応する上型12の微細孔12aに対してY方向に微細孔の直径以内にずれた位置(本例では1μmずれ)に形成され、b位置の微細孔13aは、対応する上型12の微細孔12aに対してX方向に微細孔の直径以内にずれた位置(本例では1μmずれ)に形成されている。
The
下型13の各微細孔13aを通るレーザ光16をそれぞれ受光する3つの受光装置18が、摺動板22に該摺動板22と断熱した位置に取り付けられている。摺動板22と下型13との接触部は摺動可能な状態であり、摺動板22にサーボモータ19が取り付けられている。サーボモータ19の出力軸に設けられたリードスクリュー20の先端は、下型13のメネジに螺入されている。これにより各サーボモータ19が回転すると、下型13は図5に示すX軸とY軸との2方向に動作することが可能となる。
Three
前記構成において、各レーザ光16を受光する各受光装置18における各レーザスポットのレーザ光量を検出することにより、レーザ光が正しい位置に入射されたか否か、すなわち、レンズの入光面と出光面との光軸が合っているか否かを判断することができる。
In the above configuration, by detecting the laser light quantity of each laser spot in each
前記実施の形態1では初期のズレ方向が確認できなかったが、本実施の形態2では、下型13に設けられたa位置の微細孔13aは上型12の微細孔12aと同一ピッチの位置に形成(図5-a’-)され、c位置の微細孔13aはY軸に1μmずれた位置に形成(図5-c’-)され、b位置の微細孔13aはX軸に1μmずれた位置に形成(図5-b’-)されているため、これら3箇所の初期設定位置の受光装置18のレーザ光量と、ずれが生じたときの受光装置18のレーザ光量とを比較することによって、どちら側にずれているかを認識することができる。
In the first embodiment, the initial misalignment direction could not be confirmed. However, in the second embodiment, the
図5において、-a-,-b-,-c-は、前記a,b,cの各位置に対応した受光装置18におけるレーザパワー分布図を初期値を示している。例えば、Y軸上にプラス方向に下型13がずれていれば、c位置のレーザ光量が高くなる。
In FIG. 5, −a−, −b−, and −c− indicate initial values of laser power distribution diagrams in the
実施の形態2における一連の制御フローについて、図6に示すフローチャートを参照して説明する。これらの制御および測定演算などは、装置各部とデータの授受を行うCPU(中央演算処理ユニット)において処理される。 A series of control flows in the second embodiment will be described with reference to a flowchart shown in FIG. These control and measurement calculations are processed in a CPU (Central Processing Unit) that exchanges data with each part of the apparatus.
ステップS201で前記a,b,c位置の初期のレーザ光量を対応する各受光装置18にて測定する。このデータをCPUのメモリに記録する。ステップS202で、3つのa,b,c位置の光量比較をする。その結果によって、S203かS206かS212のいずれかのステップに行く。ステップS203に判別された場合は、ステップS204で、Y方向にマイナス1μm移動させる。ステップS205でステップS204で移動した後の光量と、1μm以下のずれで得られる規格値光量と比較する。このとき、規格値光量に達していれば、位置調整完了である(ステップS215)。
In step S201, the initial laser light amounts at the positions a, b, and c are measured by the corresponding
次に、ステップS206に判別された場合は、ステップS207で規格値光量に達しているか否かを検証する。達していれば位置OK(ステップS215)で位置合わせ不要である。規格値光量に達していない場合は、ステップS208に行き、X方向にプラス1μm移動する。ステップS209で規格値光量と比較する。規格値光量と比較し達していれば位置合わせ完了である(ステップS215)。達していなければ、X方向にマイナス1μm移動し、ステップS210に行く。ステップS210でY方向にプラス1μm移動する。ステップS211で規格値光量と比較する。規格値光量に達していれば位置合わせ完了である(ステップS215)。 Next, when it is determined in step S206, it is verified in step S207 whether or not the standard light amount has been reached. If it has reached the position OK (step S215), positioning is not necessary. If the standard value light amount has not been reached, the process goes to step S208, and moves by 1 μm in the X direction. In step S209, it is compared with the standard value light amount. If it has reached the standard value light amount, the alignment is completed (step S215). If not reached, it moves minus 1 μm in the X direction and goes to step S210. In step S210, the position moves by 1 μm in the Y direction. In step S211, it is compared with the standard value light amount. If the standard value light quantity has been reached, alignment is complete (step S215).
ステップS212に判別された場合は、ステップS213でX方向にマイナス1μm移動させる。ステップS214で規格値光量と比較し、規格値光量に達していれば、位置合わせ完了である(ステップS215)。光量規格値に達していなければ、X方向にプラス1μm移動後、ステップS210に行き、ステップS210でY方向にプラス1μm移動する。ステップS211で規格値光量と比較する。規格値光量に達していれば位置合わせ完了である(ステップS215)。 If it is determined in step S212, it is moved minus 1 μm in the X direction in step S213. In step S214, the light amount is compared with the standard value light amount. If the standard value light amount is reached, the alignment is completed (step S215). If the light quantity standard value has not been reached, after moving plus 1 μm in the X direction, go to step S210, and move plus 1 μm in the Y direction in step S210. In step S211, it is compared with the standard value light amount. If the standard value light quantity has been reached, alignment is complete (step S215).
この一連のステップによって、上型12と下型13との位置合わせを行う。上型12と下型13の移動は実施の形態1と同様に行われる。このことによって、成形レンズにおける入光面と出光面との2面間の光軸中心を、金型上で測定して調整して成形することができる。
By this series of steps, the
また、実施の形態2では、各受光装置18における受光量を比較することにより、上型12と下型13とのずれ方向を確認できることが可能になる。
Further, in the second embodiment, it is possible to confirm the direction of deviation between the
なお、受光装置18として、各レーザ光16における光学干渉波面を測定する受光装置を備え、各レーザ光16の光学干渉波面により金型移動方向を検出するようにすることも考えられる。
It is also conceivable that the
本発明は、デジタルスチルカメラの高精度ガラスレンズの成形型、高耐熱性高精度レンズを実現するための熱硬化性樹脂を用いた高精度レンズの成形に効果がある。特に、熱可塑性樹脂による射出成での樹脂レンズに効果があり、小型携帯電話用レンズにも効果がある。また、本発明は一般的なレンズ型だけでなく、上型下型を用いる成形型の位置検出として高い精度で位置検出機構として用いることもできる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effective in molding a high-precision lens using a thermosetting resin for realizing a high-precision glass lens mold for a digital still camera and a high-heat-resistant high-precision lens. In particular, it is effective for a resin lens by injection molding using a thermoplastic resin, and also effective for a lens for a small mobile phone. Further, the present invention can be used not only as a general lens mold but also as a position detection mechanism with high accuracy for position detection of a mold using an upper mold and a lower mold.
1,12 上型
1a,12a 上型の微細孔
1b,12b 上型のテーパ孔
2,13 下型
2a,13a 下型の微細孔
2b,13b 下型のテーパ孔
3,14 上型のレンズ成形面
4,15 下型のレンズ成形面
5,16 レーザ光
6,17 レーザ光源
7,18 受光装置
8,19 サーボモータ
9,20 リードスクリューネジ
10,21 取付板
11,22 摺動動板
L 成形レンズ
1,12
Claims (12)
前記微細孔を通過する光ビームを出射する光源とを備えたことを特徴とするレンズ成形装置。 A fine hole is formed through the center of the optical coordinate of the lens molding surface of one mold surface facing the mold, and a micro hole is formed through the center of the optical coordinate of the lens molding surface of the other mold surface. and claim 1-2 any one the opposing installing the lens to the molding surface to form three or more lens mold according,
A lens forming apparatus comprising: a light source that emits a light beam that passes through the fine hole.
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