CN109952522B - 光学单元 - Google Patents

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Abstract

本发明的光学单元具有：套筒状的第一光器件保持体，其在内部具有保持一个以上的第一光器件的第一保持部、以及从第一保持部延伸设置的第一嵌合余量部；以及套筒状的第二光器件保持体，其具有保持第二光器件的第二保持部、以及从第二保持部延伸设置的第二嵌合余量部，光学单元具有焊接部，该焊接部是在光学单元的光轴方向上的从被第一保持面与第二保持面所夹持的区域到区域以外的重叠部分，对第一嵌合余量部和第二嵌合余量部都进行熔化固化而形成的，第一保持面是穿过第一保持部且与光轴垂直的面，第二保持面是穿过第二保持部、且与光轴垂直的面，焊接部形成为在光学单元的光轴方向上第一嵌合余量部的第一焊接宽度与第二嵌合余量部的第二焊接宽度大致相同。

Description

光学单元
技术领域
本发明涉及一种具有光器件、以及保持光器件的支架的光学单元。
背景技术
以往，用于产业用途的光学单元为了得到期望的光学特性，例如，根据光电转换元件的特性来调整透镜的相对位置而被固定(例如，参照专利文献1)。专利文献1中公开了如下的光学单元：即，在进行了保持透镜的透镜支架与保持半导体激光器的激光器支架之间的相对位置的调整之后，通过激光焊接将支架彼此固定。
图25为示出以往的光学单元的结构的示意图。该图所示的光学单元200具有：透镜201；大致筒状的透镜支架202，其保持透镜201；半导体激光器203；以及筒状的激光器支架204，其保持半导体激光器203。透镜201例如通过焊接、或者使用粘接剂的粘接而被固定于透镜支架202。半导体激光器203例如通过激光焊接而被固定于激光器支架204。另外，透镜支架202的中心轴和激光器支架204的中心轴分别与光学单元200的光轴N200一致。
此外，在确定了透镜201与半导体激光器203之间的相对位置之后，透镜支架202与激光器支架204通过激光焊接而被固定。对具体的固定方法进行说明。首先，在将激光器支架204收纳于透镜支架202之后，调整激光器支架204相对于透镜支架202的位置，以使透镜201与半导体激光器203位于满足预先设定的光学条件的位置。此时的光学条件为用于使光学单元200满足期望的光学特性的条件。例如调整激光器支架204的位置，以使透镜201与半导体激光器203的光源203a之间的距离d200成为预先设定的距离。之后，从透镜支架202的外周侧照射激光，对透镜支架202以及激光器支架204进行焊接。通过该激光焊接，在透镜支架202以及激光器支架204中形成熔化后的部分相互混合并固化而形成的焊接部205。由此，透镜支架202与激光器支架204被固定。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-281062号公报
发明内容
发明要解决的问题
可是，在通过激光照射而使支架熔化固化时，会产生由收缩引起的支架的尺寸变化。支架的收缩量根据照射激光的范围而改变。例如，如图25所示的光学单元200那样，当透镜支架202中形成的焊接部205的尺寸与激光器支架204中形成的焊接部205的尺寸不同时，由于各支架的收缩量不同，因此导致被配置成满足光学条件的透镜201与半导体激光器203之间的位置关系产生变化。具体来说，在将焊接部205的透镜支架202的厚度方向的中央部的尺寸(以下，也称为焊接宽度)设为d201，将焊接部205的激光器支架204的厚度方向的中央部的焊接宽度设为d202时，如果焊接宽度d201与焊接宽度d202的差较大，则熔化固化时的透镜201与半导体激光器203之间在光轴N200方向上的相对位置的偏移也较大。存在如下的问题：当产生这样的位置的偏移时，不满足所设定的光学条件，其结果，在光学单元200中不能得到期望的光学特性。
本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供一种光学单元，即使在分别保持光器件的支架彼此通过焊接而被接合的情况下，也具有期望的光学特性。
用于解决问题的手段
为了上述课题，达成目的，本发明的光学单元具有：套筒状的第一光器件保持体，其在内部具有保持一个以上的第一光器件的第一保持部、以及从所述第一保持部延伸设置的第一嵌合余量部；以及套筒状的第二光器件保持体，其在内部具有保持一个以上的第二光器件的第二保持部、以及从所述第二保持部延伸设置的第二嵌合余量部，将所述第一嵌合余量部与所述第二嵌合余量部嵌合，在所述第一嵌合余量部与所述第二嵌合余量部的重叠部分进行焊接而固定，其特征在于，
所述光学单元具有焊接部，该焊接部是在所述光学单元的光轴方向上的区域中的、被第一保持面与第二保持面所夹持的区域外的所述重叠部分，对所述第一嵌合余量部和所述第二嵌合余量部都进行熔化固化而形成的，所述第一保持面是穿过所述第一保持部且与所述光学单元的光轴垂直的面，所述第二保持面是穿过所述第二保持部、且与所述光轴垂直的面，
所述焊接部形成为在所述光学单元的光轴方向上所述第一嵌合余量部的第一焊接宽度与所述第二嵌合余量部的第二焊接宽度大致相同。
此外，本发明的光学单元的特征在于，在上述发明中，其它的支架的所述焊接宽度相对于在与该光学单元的轴向垂直的方向上位于最外侧的支架的所述焊接宽度之比为0.75以上1.25以下。
另外，本发明的光学单元的特征在于，在上述发明中，所述焊接部从在与该光学单元的轴向垂直的方向上重叠的支架的最外周侧的支架的外周侧的表面延伸，并到达最内周侧的支架。
发明效果
根据本发明，达到如下的效果：即使在分别保持光器件的支架彼此通过焊接而被接合的情况下，也能够得到具有期望的光学特性的光学单元。
附图说明
图1为示意性地示出本发明的实施方式1的光学单元的结构的剖面图。
图2为对图1的区域R进行放大而得到的图。
图3为说明测量熔化固化时的尺寸变化的方法的图。
图4为说明测量熔化固化时的尺寸变化的方法的图。
图5为说明熔化固化时的尺寸变化的测量结果的一例的图。
图6为说明本发明的实施方式1的光学单元的制作的示意图。
图7为说明进行激光焊接时使用的激光的特性的图。
图8为示意性地示出本发明的实施方式1的变形例的光学单元的结构的剖面图。
图9为示意性地示出本发明的实施方式2的光学单元的结构的剖面图。
图10为示意性地示出本发明的实施方式2的变形例的光学单元的结构的剖面图。
图11为示意性地示出本发明的实施方式3的光学单元的结构的剖面图。
图12为说明本发明的实施方式3的光学单元的制作的示意图。
图13为说明本发明的实施方式3的光学单元的制作的示意图。
图14为说明本发明的实施方式3的光学单元的制作的示意图。
图15为说明本发明的实施方式3的光学单元的制作的示意图。
图16为说明本发明的实施方式3的光学单元的制作的示意图。
图17为示意性地示出本发明的实施方式4的光学单元的结构的剖面图。
图18为示意性地示出本发明的实施方式5的光学单元的结构的剖面图。
图19为说明本发明的实施方式5的光学单元的制作的示意图。
图20为说明本发明的实施方式5的光学单元的制作的示意图。
图21为说明本发明的实施方式5的光学单元的制作的示意图。
图22为说明本发明的实施方式5的光学单元的制作的示意图。
图23为说明本发明的实施方式5的光学单元的制作的示意图。
图24为说明通过激光焊接形成的焊接部的其它的示例的示意图。
图25为示出以往的光学单元的结构的示意图。
具体实施方式
以下，根据附图对用于实施本发明的方式(以下，称为“实施方式”)来进行详细说明。另外，附图为示意性的，各部分的尺寸的关系、比率与实际不同。此外，在附图彼此间也包含相互的尺寸关系、比率不同的部分。
(实施方式1)
图1为示意性地示出本发明的实施方式1的光学单元的结构的剖面图，为将包含该光学单元的光轴的平面作为切断面的部分剖面图。该图所示的光学单元1具有：透镜2，其作为第一光器件；大致筒状的透镜支架10，其保持透镜2；作为第二光器件的半导体激光器3，具有出射与所输入的电信号对应的激光的光源3a；以及筒状的激光器支架20，其保持半导体激光器3。在图1中，对透镜支架10的中心轴和激光器支架20的中心轴彼此一致，并且与光学单元1的光轴N一致的情况进行说明。光学单元1经由透镜2向外部出射光源3a所出射的光。在本实施方式1中，透镜支架10相当于第一光器件保持体，激光器支架20相当于第二光器件保持体。
透镜2由使用玻璃、树脂而形成的准直透镜、聚光透镜构成。另外，在本实施方式1中，对透镜支架10保持一个透镜2的情况进行说明，但透镜支架10也可以保持由多个透镜构成的光器件。
透镜支架10具有：环状的第1保持部10a，其保持透镜2；以及筒状的第1嵌合余量部10b，其从第1保持部10a的光轴N方向的端部朝着半导体激光器3沿光轴N方向延伸，与激光器支架20嵌合。透镜2通过例如焊接、或者使用了粘接剂的粘接而被固定于第1保持部10a。另外，第1嵌合余量部10b的内部壁面所形成的直径与激光器支架20的外周的直径相同，但只要是能够使激光器支架20嵌入的直径即可。
激光器支架20具有：第2保持部20a，其保持半导体激光器3；以及筒状的第2嵌合余量部20b，其从第2保持部20a的光轴N方向的端部朝着与透镜2侧相反的一侧在光轴N方向上延伸，与透镜支架10嵌合。例如，半导体激光器3通过激光焊接而被固定于第2保持部20a。第2保持部20a的外周所形成的直径与透镜支架10的内周所形成的直径相等，或者稍小。
优选构成为透镜支架10以及激光器支架20在利用激光进行熔化固化时使用具有同等程度的收缩率的材料。作为该材料，列举了不锈钢(铁素体、马氏体、奥氏体)、钢铁材料(机械结构用碳钢、一般结构用轧制钢)、殷钢(Invar)材料、树脂(AcrylonitrileButadiene Styrene(丙烯腈丁二烯苯乙烯)：ABS、Poly Ether Ether Ketone(聚醚醚酮)：PEEK)。此外，在光学单元1的制作中，在使透镜支架10与激光器支架20嵌合时，可以将第1嵌合余量部10b和第2嵌合余量部20b的表面粗糙度设为较小，以便能够容易地进行透镜支架10与激光器支架20的位置调整，也可以在第1嵌合余量部10b与第2嵌合余量部20b的嵌合部分的一部分中形成由使得第1嵌合余量部10b与第2嵌合余量部20b不接触的缺口等构成的间隙。
在光学单元1中，透镜2与半导体激光器3的光源3a之间的距离d1为满足预先设定的光学条件的距离。
此外，透镜支架10与激光器支架20的如下部分通过利用激光的熔化固化而被接合：即，该部分是第1嵌合余量部10b和第2嵌合余量部20b在径向上重叠的部分，且是在光轴N方向上被第1保持部10a的保持面P10和第2保持部20a的保持面P20夹持的区域RA的外侧的部分。在此，所谓的“保持面P10”是指穿过第1保持部10a与透镜2接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。此外，“保持面P20”是指穿过第2保持部20a与半导体激光器3接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。通过该激光焊接，在透镜支架10以及激光器支架20中形成熔化后的部分相互混合并固化而形成的焊接部30。此时，在光学单元1中，透镜2以及半导体激光器3分别相对于焊接部30在同一侧被透镜支架10以及激光器支架20保持。即，在透镜支架10以及激光器支架20中，分别保持透镜2以及半导体激光器3并与器件相连的部分相对于穿过焊接部30且与光轴N垂直的平面位于同一侧。另外，对保持面为穿过保持部与光学器件接触的部分的光轴N方向的中央的平面的情况进行了说明，但保持面也可以是穿过与光学器件接触的部分的光轴N方向的一个端部的平面等，能够对穿过位置进行设计变更。
图2为对包含图1所示的光学单元1的焊接部30的区域R进行放大而得到的图。如上所述，在第1嵌合余量部10b的一部分和第2嵌合余量部20b的一部分中形成有相互接合的焊接部30。在将各嵌合余量部的与光轴N方向垂直的径向的长度设为厚度，将光轴N方向的长度设为宽度时，对于焊接部30，第1嵌合余量部10b的厚度方向的中央部的焊接宽度w1与第2嵌合余量部20b的厚度方向的中央部的焊接宽度w2大致相同。具体来说，焊接宽度w1与焊接宽度w2大致相同是指激光器支架20的焊接宽度w2相对于被照射激光的透镜支架10的焊接宽度w1的比(w2/w1)满足0.75≦w2/w1≦1.25的关系。在该范围内，例如，在焊接宽度w1为0.4mm的情况下，焊接宽度w2为0.3～0.5mm。
接着，参照图3以及图4对由熔化固化引起的支架的收缩进行说明。图3以及图4为说明测量熔化固化时的尺寸变化的方法的图。
首先，对测量用的筒状部件(以下、称为测量用部件)40的外表面赋予二个标记M1、M2(参照图3)。标记M1、M2可以是利用墨水形成的，也可以是使用密封剂形成的。优选沿测量用部件40的光轴N10方向设置标记M1、M2。
之后，测量标记M1、M2之间的距离d11。距离d11为标记M1与标记M2之间的光轴N10方向的距离。
在测量了熔化固化之前的标记M1、M2之间的距离d11之后，对标记M1与标记M2之间的一部分照射激光，使测量用部件40的一部分熔化固化。此时，如图4所示，对测量用部件40的整周照射激光。例如，使测量用部件40以光轴N10为旋转轴进行旋转，或者使出射激光的激光头一边沿测量用部件40的外周旋转一边照射激光。由此，在测量用部件40形成围绕光轴N10的焊接部41。通过形成焊接部41，测量用部件40以该焊接部41为边界在两端部相互接近的方向(图4中的箭头D1、D2)上收缩。
当在测量用部件40上形成焊接部41之后，测量标记M1与标记M2之间的距离d12。由于由熔化固化引起的测量用部件40的收缩，该距离d12比上述的距离d11小。计算该距离d11与距离d12的差，作为尺寸变化量(收缩量)。之后，改变激光的强度，如上所述那样形成焊接宽度w10，测量由收缩引起的尺寸变化量。通过改变激光的强度，从而能够得到不同的焊接宽度时的尺寸变化量。
图5为说明熔化固化时的尺寸变化的测量结果的一例的图，且示出了焊接宽度与尺寸变化量的关系。如图5所示，焊接宽度与尺寸变化量大致成比例(参照图5中的近似直线S)。由此，在焊接部30中，可以容易预测出透镜支架10中的焊接宽度与激光器支架20的焊接宽度的差越大，熔化固化之前的透镜2及半导体激光器3的位置关系的变化越大。
接着，参照图6对制作上述的光学单元1的方法进行说明。图6为说明本发明的实施方式1的光学单元1的制作的示意图。
首先，从第2保持部20a侧将激光器支架2插入到第1嵌合余量部10b的内部并使其嵌合。之后，使激光器支架20相对于透镜支架10进行相对移动而调整透镜2与半导体激光器3之间的光路长度，以使透镜2与光源3a之间的距离d1成为满足光学条件的距离。
之后，配置激光头100，通过对透镜支架10的外表面照射激光L，从而使透镜支架10的一部分以及激光器支架20的一部分熔化固化。此时的激光L的照射位置为第1嵌合余量部10b与第2嵌合余量部20b在径向上重叠的位置，并且位于光轴N方向上的区域RA的外侧。此外，使透镜支架10以及激光器支架20熔化固化，以通过激光L的强度分布、或者激光头100的移动使从透镜支架10到激光器支架20呈均匀的焊接宽度。此时，可以通过脉冲光间歇地照射激光，也可以连续地照射激光。在间歇地照射激光的情况下，焊接部30可以沿着支架的周向间歇地形成焊缝，也可以是在周向的整周上焊缝连续地连接。此外，在连续地照射激光的情况下，焊接部30由在周向上延伸的一个焊缝构成。
图7为说明进行激光焊接时使用的激光的特性图。图7为示出穿过激光的光束腰的截面中的光束强度的分布的图。如图7所示，在本实施方式1中，使用如下的激光来进行激光焊接：即，能够熔化支架的下限强度IL的光束直径WL与峰值强度IP的光束直径WP的值大致相同，从光束的边缘朝着中心光束强度急剧上升而达到峰值强度IP的高顶礼帽型的强度分布的激光。由此，对支架照射照射区域的每单位面积的储蓄能量大致均匀的激光。此外，例如，使具有一般公知的高斯型的强度分布的激光通过进行光束强度分布转换的光学系统，从而转换为光束直径WL与光束直径WP大致相同且从光束截面的边缘朝着内部光束强度急剧上升的高顶礼帽型的强度分布而照射激光。
在以上说明的本发明的实施方式1中，在第1嵌合余量部10b与第2嵌合余量部20b重叠、并且被第1保持部10a的保持面P10以及第2保持部20a的保持面P20夹持的区域RA的外侧形成透镜支架10中的焊接宽度w1与激光器支架20的焊接宽度w2大致相同的焊接部30，使透镜支架10与激光器支架20接合。由此，在进行激光焊接时，各支架按照相同的收缩量进行收缩，并且透镜2以及半导体激光器3通过收缩而向同一侧移动。其结果，即使由于熔化固化而产生收缩，也能够抑制各支架所保持的光器件之间的相对位置的偏移，同时对透镜支架10以及激光器支架20进行焊接。由此，根据本实施方式1，即使在通过焊接而对支架彼此进行接合的情况下，也能够得到具有期望的光学特性的光学单元。
(实施方式1的变形例)
图8为示意性地示出本发明的实施方式1的变形例的光学单元的结构的剖面图。
图8为将包含该光学单元的中心轴的平面作为切断面的部分剖面图。在上述的实施方式1中，对第二光器件为半导体激光器3的情况进行了说明，但在本变形例中，作为第二光器件，使用了图像传感器4。本变形例的光学单元1A例如设置于具有插入到被检体内的插入部的内窥镜。
该图所示的光学单元1A具有：透镜2，其作为第一光器件；大致筒状的透镜支架11，其保持透镜2；图像传感器4，其作为第二光器件，具有接收来自外部的光的受光面4a，将接收到的光转换为电信号；以及筒状的传感器支架21，其保持图像传感器4。在图8中，对透镜支架11的中心轴和传感器支架21的中心轴相互一致，并且与光学单元1A的光轴N一致的情况进行说明。透镜2为用于使来自外部的光在受光面4a成像的透镜。在本变形例中，透镜支架11相当于第一光器件保持体，传感器支架21相当于第二光器件保持体。
透镜支架11的内部壁面所形成的且与光轴N垂直的方向的直径与传感器支架21的外周所形成的直径大致相同。透镜支架11具有：环状的第1保持部11a，其保持透镜2；以及筒状的第1嵌合余量部11b，其从第1保持部11a的光轴N方向的端部朝着图像传感器4在光轴N方向上延伸，与传感器支架21嵌合。透镜2通过焊接、或者使用了粘接剂的粘接而被固定于第1保持部11a。另外，透镜支架11的内部壁面所形成的直径与传感器支架21的外周的直径相同，但只要是能够使传感器支架21嵌入的直径即可。
传感器支架21具有：第2保持部21a，其保持图像传感器4；以及筒状的第2嵌合余量部21b，其从第2保持部21a的光轴N方向的端部朝着与透镜2侧相反的一侧在光轴N方向上延伸，与透镜支架11嵌合。图像传感器4例如通过激光焊接而被固定于第2保持部21a。传感器支架21的外周所形成的直径与透镜支架11的内周所形成的直径相等，或者稍小。
例如通过使用CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)图像传感器、或者CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器来实现图像传感器4。图像传感器4对接收到的观察光进行光电转换而生成电信号。
在光学单元1A中，透镜2与图像传感器4的受光面4a之间的距离d2为满足预先设定的光学条件的距离。
此外，透镜支架11与传感器支架21的如下部分通过利用激光的熔化固化而被接合：即，该部分是第1嵌合余量部11b及第2嵌合余量部21b在径向上重叠的部分，且是在光轴N方向上位于被第1保持部11a的保持面P11及第2保持部21a的保持面P21所夹持的区域RB的外侧的部分。在此所谓的“保持面P11”是指穿过第1保持部11a与透镜2接触的部分的光轴N方向的中央，且与光轴N垂直的平面。此外，“保持面P21”是指穿过第2保持部21a与图像传感器4接触的部分的光轴N方向的中央，且与光轴N垂直的平面。通过该激光焊接，在透镜支架11以及传感器支架21上形成熔化后的部分相互混合并固化所形成的焊接部31。此外，在光学单元1A中，透镜2以及图像传感器4分别相对于焊接部31在同一侧被透镜支架11以及传感器支架21保持。焊接部31与上述的焊接部30同样地，使透镜支架11的厚度方向的中央部的焊接宽度与传感器支架21的厚度方向的中央部的焊接宽度几乎相同。
与上述的光学单元1同样地制作光学单元1A。具体来说，从第2保持部21a侧将传感器支架21插入到第1嵌合余量部11b的内部并使其嵌合。此时，使传感器支架21相对于透镜支架11进行相对移动而调整透镜2与图像传感器4之间的光路长度，以使透镜2与受光面4a之间的距离d2成为满足光学条件的距离。之后，对透镜支架11的外表面中的上述的位置照射激光，从而使第1嵌合余量部11b的一部分以及第2嵌合余量部21b的一部分熔化固化。
在以上说明的本发明的实施方式1的变形例中，与实施方式1同样地，在第1嵌合余量部11b与第2嵌合余量部21b重叠、且被第1保持部11a的保持面P11以及第2保持部21a的保持面P21夹持的区域RB的外侧形成使得透镜支架11中的焊接宽度与传感器支架21的焊接宽度大致相同的焊接部31，对透镜支架11与传感器支架21进行接合。由此，进行激光焊接时的透镜支架11以及传感器支架21的收缩量、以及各支架所保持的光器件的移动方向相同，其结果，即使由于熔化固化而产生收缩，也能够抑制各支架所保持的光器件之间的相对位置的偏移，同时对透镜支架11及传感器支架21进行焊接。由此，根据本实施方式1的变形例，即使在通过焊接而对支架彼此进行接合的情况下，也能够得到具有期望的光学特性的光学单元。
另外，在上述的变形例中，对第二光器件为图像传感器的情况进行了说明，但除了图像传感器以外，第二光器件也可以包括进行压缩、过滤的DSP(Digital SignalProcessor：数字信号处理器)等、与图像传感器分开设置、对该图像传感器所取得的电信号进行处理的电子元件在内。
(实施方式2)
图9为示意性地示出本发明的实施方式2的光学单元的结构的剖面图。图9为将包含该光学单元的中心轴的平面作为切断面的部分剖面图。在上述的实施方式1中，对激光器支架20被收纳于透镜支架10的结构进行了说明，但在本实施方式2中，为透镜支架12被收纳于激光器支架22的结构。
该图所示的光学单元1B具有：透镜2，其作为第一光器件；大致筒状的透镜支架12，其保持透镜2；上述的半导体激光器3；以及筒状的激光器支架22，其保持半导体激光器3。在图9中，对透镜支架12的中心轴和激光器支架22的中心轴相互一致，并且与光学单元1B的光轴N一致的情况进行说明。在本实施方式2中，透镜支架12相当于第一光器件保持体，激光器支架22相当于第二光器件保持体。
透镜支架12具有：环状的第1保持部12a，其保持透镜2；以及筒状的第1嵌合余量部12b，其从第1保持部12a的光轴N方向的端部朝着与半导体激光器3侧相反的一侧在光轴N方向上延伸，与激光器支架22嵌合。透镜2例如通过焊接、或者使用粘接剂的粘接而被固定于第1保持部12a。
激光器支架22的内部壁面所形成的、与光轴N垂直的方向的直径与透镜支架12的外周所形成的直径相等。激光器支架22具有：第2保持部22a，其保持半导体激光器3；以及筒状的第2嵌合余量部22b，其从第2保持部22a的光轴N方向的端部朝着透镜2在光轴N方向上延伸，与透镜支架12嵌合。半导体激光器3例如通过激光焊接而被固定于第2保持部22a。另外，第2嵌合余量部22b的内部壁面所形成的直径与透镜支架12的外周的直径相同，但只要是能够使第1嵌合余量部12b嵌入的直径即可。
在光学单元1B中，透镜2与半导体激光器3的光源3a之间的距离d1为满足预先设定的光学条件的距离。
此外，透镜支架12与激光器支架22的如下部分通过激光的熔化固化而被接合：即，该部分是第1嵌合余量部12b及第2嵌合余量部22b在径向上重叠的部分，且是在光轴N方向上被第1保持部12a的保持面P12以及第2保持部22a的保持面P22所夹持的区域RA的该光轴N方向的外侧的部分。在此所谓的“保持面P12”是指穿过第1保持部12a与透镜2接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。此外，“保持面P22”是指穿过第2保持部22a与半导体激光器3接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。通过该激光焊接，在透镜支架12以及激光器支架22上形成熔化后的部分相互混合并固化而形成的焊接部32。此外，在光学单元1B中，透镜2以及半导体激光器3分别相对于焊接部32在同一侧被透镜支架12以及激光器支架22保持。
与上述的光学单元1同样地制作光学单元1B。具体来说，从第1保持部12a侧将透镜支架12插入到第2嵌合余量部22b的内部并使其嵌合。此时，使透镜支架12相对于激光器支架22进行相对移动而调整透镜2与半导体激光器3之间的光路长度，以使透镜2与光源3a之间的距离d1成为满足光学条件的距离。之后，对激光器支架22的外表面中的上述的位置照射激光，从而使透镜支架12的一部分以及激光器支架22的一部分熔化固化。在本实施方式2中，为了防止熔化后的支架的一部分附着于透镜2，优选向透镜支架12内喷射冷却气体，强制地使透镜支架12的内部侧的熔化部分固化，或者使用保护透镜2的罩等保护部件。
在以上说明的本发明的实施方式2中，与实施方式1同样地，在第1嵌合余量部12b与第2嵌合余量部22b重叠、并且被第1保持部12a的保持面P12以及第2保持部22a的保持面P22所夹持的区域RA的外侧，形成透镜支架12的焊接宽度与激光器支架22的焊接宽度大致相同的焊接部32，对透镜支架12与激光器支架22进行接合。由此，进行激光焊接时的透镜支架12以及激光器支架22的收缩量、以及各支架所保持的光器件的移动方向相同，其结果，即使由于熔化固化而产生收缩，也能够抑制各支架所保持的光器件之间的相对位置的偏移，同时对透镜支架12及激光器支架22进行固定。由此，根据本实施方式2，即使在通过焊接而对支架彼此进行了接合的情况下，也能够得到具有期望的光学特性的光学单元。
(实施方式2的变形例)
图10为示意性地示出本发明的实施方式2的变形例的光学单元的结构的剖面图。
图10为将包含该光学单元的中心轴的平面作为切断面的部分剖面图。在上述的实施方式2中，对第二光器件为半导体激光器3的情况进行了说明，但在本变形例中，第二光器件为图像传感器4。
该图所示的光学单元1C具有：透镜2，其作为第一光器件；大致筒状的透镜支架13，其保持透镜2；上述的图像传感器4；以及筒状的传感器支架23，其保持图像传感器4。在图10中，对透镜支架13的中心轴和传感器支架23的中心轴相互一致，并且与光学单元1C的光轴N一致的情况进行说明。在本变形例中，透镜支架13相当于第一光器件保持体，传感器支架23相当于第二光器件保持体。
透镜支架13具有：环状的第1保持部13a，其保持透镜2；以及筒状的第1嵌合余量部13b，其从第1保持部13a的光轴N方向的端部朝着与图像传感器4侧相反的一侧在该光轴N方向上延伸，与传感器支架23嵌合。透镜2例如通过焊接、或者使用粘接剂的粘接而被固定于第1保持部13a。
传感器支架23的内部壁面所形成的、与光轴N垂直的方向的直径与透镜支架13的外周所形成的直径相等。传感器支架23具有：第2保持部23a，其保持图像传感器4；以及筒状的第2嵌合余量部23b，其从第2保持部23a的光轴N方向的端部朝着透镜2在光轴N方向上延伸，与透镜支架13嵌合。图像传感器4例如通过激光焊接而被固定于第2保持部23a。另外，第2嵌合余量部23b的内部壁面所形成的直径与透镜支架13的外周的直径相同，但只要是能够使第1嵌合余量部13b嵌入的直径即可。
在光学单元1C中，透镜2与图像传感器4的受光面4a之间的距离d2为满足预先设定的光学条件的距离。
此外，透镜支架13与传感器支架23的如下部分通过利用激光的熔化固化而被接合：即，该部分是第1嵌合余量部13b及第2嵌合余量部23b在径向上重叠的部分，且是在光轴N方向上被第1保持部13a的保持面P13及第2保持部23a的保持面P23所夹持的区域RB的该光轴N方向的外侧的部分。在此，所谓的“保持面P13”是指穿过第1保持部13a与透镜2接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。此外，“保持面P23”是指穿过第2保持部23a与图像传感器4接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。通过该激光焊接，在透镜支架13以及传感器支架23上形成熔化后的部分相互混合并固化而形成的焊接部33。此外，在光学单元1C中，透镜2以及图像传感器4分别相对于焊接部33在同一侧被透镜支架13以及传感器支架23所保持。焊接部33与上述的焊接部32同样地，透镜支架13的厚度方向的中央部的焊接宽度与传感器支架23的厚度方向的中央部的焊接宽度几乎相同。
与上述的光学单元1B同样地制作光学单元1C。具体来说，从第1保持部13a侧将透镜支架13插入到第2嵌合余量部23b的内部。此时，调整透镜支架13相对于传感器支架23的位置，以使透镜2与受光面4a之间的距离d2成为满足光学条件的距离。之后，对传感器支架23的外表面中的上述的位置照射激光，从而使透镜支架13的一部分以及传感器支架23的一部分熔化固化。
在以上说明的本发明的实施方式2的变形例中，与实施方式2同样地，在第1嵌合余量部13b与第2嵌合余量部23b重叠、并且被第1保持部13a的保持面P13以及第2保持部23a的保持面P23所夹持的区域RB的外侧形成透镜支架13的焊接宽度与传感器支架23的焊接宽度大致相同的焊接部33，对透镜支架13和传感器支架23进行接合。由此，进行激光焊接时的透镜支架13以及传感器支架23的收缩量以及移动方向相同，其结果，即使由于熔化固化而产生收缩，也能够抑制各支架所保持的光器件之间的相对位置的偏移，同时对透镜支架13以及传感器支架23进行焊接。由此，根据本实施方式2的变形例，即使在通过焊接而对支架彼此进行接合的情况下，也能够得到具有期望的光学特性的光学单元。
(实施方式3)
图11为示意性地示出本发明的实施方式3的光学单元的结构的剖面图。图11为将包含该光学单元的中心轴的平面作为切断面的部分剖面图。在本实施方式3中，光学单元具有三个透镜支架。
该图所示的光学单元1D具有：三个透镜(透镜2a、2b、2c)，其作为第一光器件；大致筒状的三个透镜支架(第1透镜支架14A、第2透镜支架14B以及第3透镜支架14C)，其分别保持各透镜；上述的图像传感器4；以及筒状的传感器支架24，其保持图像传感器4。在图11中，对第1透镜支架14A、第2透镜支架14B、第3透镜支架14C的中心轴和传感器支架24的中心轴相互一致，并且与光学单元1D的光轴N一致的情况进行说明。在本实施方式3中，在第1透镜支架14A、第2透镜支架14B、第3透镜支架14C以及传感器支架24中，作为接合对象的支架的一方为第一光器件保持体，另一方为第二光器件保持体。
第1透镜支架14A形成外周的直径以及内周的直径沿轴向分阶段地变化的形状。具体来说，第1透镜支架14A具有：环状的第1保持部141，其保持透镜2a；以及第1嵌合余量部142，其从第1保持部141的光轴N方向的端部朝着透镜2b在光轴N方向上延伸，在一端与传感器支架24嵌合，在另一端与第2透镜支架14B嵌合。第1保持部141以及第1嵌合余量部142的厚度大致相同。第1嵌合余量部142具有：筒状的第1主体部142a，其与第1保持部141连接，外周所形成的直径与第1保持部141的外周所形成的直径大致相同；以及第2主体部142b，其外周所形成的直径比第1主体部142a的外周所形成的直径大。透镜2a例如通过焊接、或者使用粘接剂的粘接而被固定于第1保持部141。
第2透镜支架14B形成沿轴向带有阶梯的形状。具体来说，第2透镜支架14B具有：环状的第1保持部143，其保持透镜2b；以及第1嵌合余量部144，其从第1保持部143的光轴N方向的端部朝着透镜2c在光轴N方向上延伸，在一端与第1透镜支架14A嵌合，在另一端与第3透镜支架14C嵌合。第1保持部143以及第1嵌合余量部144的厚度大致相同。第1嵌合余量部144具有：筒状的第1主体部144a，其与第1保持部143连接，外周所形成的直径与第1保持部143的外周所形成的直径大致相同；以及第2主体部144b，其外周所形成的直径比第1主体部144a的外周所形成的直径大。透镜2b例如通过焊接、或者使用粘接剂的粘接而被固定于第1保持部143。
第3透镜支架14C具有：第1保持部145，其保持透镜2c；以及筒状的第1嵌合余量部146，其从第1保持部145的光轴N方向的端部朝着与透镜2b侧相反的一侧在光轴N方向上延伸，与第2透镜支架14B嵌合。第1保持部145以及第1嵌合余量部146的厚度大致相同。第3透镜支架14C的外周所形成的直径与第2主体部144b的内周的直径几乎相等，只要是能够嵌入到第2主体部144b的内部的直径即可。透镜2c例如通过焊接、或者使用粘接剂的粘接而被固定于第1保持部145。
传感器支架24形成沿轴向带有阶梯的形状。具体来说，传感器支架24具有：环状的第2保持部24a，其保持图像传感器4；以及第2嵌合余量部24b，其从第2保持部24a的光轴N方向的端部朝着透镜2a在光轴N方向上延伸，与第1透镜支架14A嵌合。第2保持部24a以及第2嵌合余量部24b的厚度大致相同。第2嵌合余量部24b具有：筒状的第1主体部241，其与第2保持部24a连接，开口的直径与第2保持部24a相同；以及第2主体部242，其开口的直径比第1主体部241的开口的直径大。图像传感器4例如通过激光焊接而被固定于第2保持部24a。
在光学单元1D中，第1透镜支架14A的第1主体部142a以插入于传感器支架24的第2主体部242的状态被固定。此外，在光学单元1D中，调整第1透镜支架14A与传感器支架24的相对位置，以使透镜2a与图像传感器4的受光面4a之间的距离d31成为满足预先设定的光学条件的距离。第1透镜支架14A与传感器支架24的如下部分通过利用激光的熔化固化而被接合：即，该部分是第1嵌合余量部142及第2嵌合余量部24b在径向上重叠的部分，且是在光轴N方向上被第1保持部141的保持面P14A以及第2保持部24a的保持面P24所夹持的区域RB的外侧的部分。在此所谓的“保持面P14A”是指穿过第1保持部141与透镜2a接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。此外，“保持面P24”是指穿过第2保持部24a与图像传感器4接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。通过该激光焊接，在第1透镜支架14A以及传感器支架24中形成熔化后的部分相互混合并固化而形成的焊接部34a。此外，透镜2a以及图像传感器4分别相对于焊接部34a在同一侧被第1透镜支架14A以及传感器支架24保持。焊接部34a与上述的焊接部33同样地，第1透镜支架14A(在此，为第1主体部142a)的厚度方向的中央部的焊接宽度与传感器支架24(在此，为第2主体部242)的厚度方向的中央部的焊接宽度几乎相同。
此外，在光学单元1D中，第2透镜支架14B的第1主体部144a以插入于第1透镜支架14A的第2主体部142b的状态被固定。在光学单元1D中，调整第1透镜支架14A与第2透镜支架14B的相对位置，以使透镜2a与透镜2b之间的距离d32成为满足预先设定的光学条件的距离。此外，第1透镜支架14A与第2透镜支架14B的如下部分通过利用激光的熔化固化而被接合：即，该部分是第1嵌合余量部142及第1嵌合余量部144在径向上重叠的部分，且是在光轴N方向上被第1保持部141的保持面P14A以及第1保持部143的保持面P14B夹持的区域RC1的外侧的部分。在此所谓的“保持面P14B”是指穿过第1保持部143与透镜2b接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。通过该激光焊接，在第1透镜支架14A以及第2透镜支架14B中形成熔化后的部分相互混合并固化而形成的焊接部34b。此外，透镜2a以及透镜2b分别相对于焊接部34b在同一侧被第1透镜支架14A以及第2透镜支架14B保持。焊接部34b与上述的焊接部34a同样地，第1透镜支架14A(在此，为第2主体部142b)的厚度方向的中央部的焊接宽度与第2透镜支架14B(在此，为第1主体部144a)的厚度方向的中央部的焊接宽度几乎相同。
此外，在光学单元1D中，第3透镜支架14C以插入于第2透镜支架14B的第2主体部144b的状态被固定。在光学单元1D中，调整第2透镜支架14B与第3透镜支架14C的相对位置，以使透镜2b与透镜2c之间的距离d33成为满足预先设定的光学条件的距离。此外，第2透镜支架14B与第3透镜支架14C的如下部分通过利用激光的熔化固化而被接合：即，该部分是第1嵌合余量部144及第1嵌合余量部146在径向上重叠的部分，且是在光轴N方向上被第1保持部143的保持面P14B以及第1保持部145的保持面P14C夹持的区域RC2的外侧的部分。在此所谓的“保持面P14C”是指穿过第1保持部145与透镜2c接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。通过该激光焊接，在第2透镜支架14B以及第3透镜支架14C中形成熔化后的部分相互混合并固化而形成的焊接部34c。此外，透镜2b以及透镜2c分别相对于焊接部34c在同一侧被第2透镜支架14B以及第3透镜支架14C保持。焊接部34c与上述的焊接部34a同样地，第2透镜支架14B(在此，为第2主体部144b)的厚度方向的中央部的焊接宽度与第3透镜支架14C(在此，为第1嵌合余量部146)的厚度方向的中央部的焊接宽度几乎相同。
接着，参照图12～图16对制作上述的光学单元1D的方法进行说明。图12～图16为说明本发明的实施方式3的光学单元的制作的示意图。
首先，从第1保持部141侧将第1透镜支架14A的第1主体部142a插入到传感器支架24的第2主体部242的内部(参照图12)。之后，调整第1透镜支架14A相对于传感器支架24的位置，以使透镜2a与受光面4a之间的距离d31成为满足光学条件的距离。
之后，配置激光头100，通过对传感器支架24的第2主体部242的外表面照射激光L，从而使第1透镜支架14A的一部分以及传感器支架24的一部分熔化固化。此时的激光L的照射位置位于第1嵌合余量部142及第2嵌合余量部24b在径向上重叠的部分，且位于被第1保持部141的保持面P14A以及第2保持部24a的保持面P24夹持的区域RB的外侧的位置。由此，形成焊接部34a，第1透镜支架14A与传感器支架24被接合(参照图13)。
接着，从第1保持部143侧将第2透镜支架14B的第1主体部144a插入到第1透镜支架14A的第2主体部142b的内部(参照图14)。之后，调整第2透镜支架14B相对于第1透镜支架14A的位置，以使透镜2a与透镜2b之间的距离d32成为满足光学条件的距离。
之后，配置激光头100，通过对第1透镜支架14A的第2主体部142b的外表面照射激光L，从而使第1透镜支架14A的一部分以及第2透镜支架14B的一部分熔化固化。此时激光L的照射位置位于第1嵌合余量部142及第1嵌合余量部144在径向上重叠的部分，且位于被第1保持部141的保持面P14A以及第1保持部143的保持面P14B夹持的区域RC1的外侧的位置。由此，形成焊接部34b，第1透镜支架14A与第2透镜支架14B被接合(参照图15)。
接着，从第1保持部145侧将第3透镜支架14C插入到第2透镜支架14B的第2主体部144b的内部(参照图16)。之后，调整第3透镜支架14C相对于第2透镜支架14B的位置，以使透镜2b与透镜2c之间的距离d33成为满足光学条件的距离。
之后，配置激光头100，通过对第2透镜支架14B的第2主体部144b的外表面照射激光L，从而使第2透镜支架14B的一部分以及第3透镜支架14C的一部分熔化固化。此时的激光L的照射位置位于第1嵌合余量部144及第1嵌合余量部146在径向上重叠的部分，且位于被第1保持部143的保持面P14B以及第1保持部145的保持面P14C夹持的区域RC2的外侧的位置。由此，如图11所示，形成焊接部34c，第2透镜支架14B与第3透镜支架14C被接合。
由此，根据各支架所保持的光器件的配置进行激光焊接，从而能够抑制透镜2a与受光面4a之间的距离d31、透镜2a与透镜2b之间的距离d32、透镜2b与透镜2c之间的距离d33、进而从透镜2c到受光面4a的距离d3(＝d31+d32+d33)的变化，同时对支架彼此进行接合。
在以上说明的本发明的实施方式3中，与实施方式1同样地，对彼此重叠、且被在光轴N方向上彼此相邻的支架的保持部的保持面所夹持的区域的外侧照射激光而形成焊接部，由此对在光轴N方向上相邻的支架彼此进行接合。由此，进行激光焊接时的作为接合对象的支架彼此的收缩量以及移动方向相同，其结果，即使由于熔化固化而产生收缩，也能够抑制各支架所保持的光器件之间的相对位置的偏移，同时对第1透镜支架14A、第2透镜支架14B、第3透镜支架14C以及传感器支架24进行焊接。由此，根据本实施方式3，即使在通过焊接而对支架彼此进行接合的情况下，也能够得到具有期望的光学特性的光学单元。
此外，根据上述的实施方式3，外周形成的最大直径相同的第1透镜支架14A、第2透镜支架14B以及传感器支架24形成为带有阶梯的形状并彼此连结，因此能够增加所连结的透镜支架的数量，而不会增加光学单元的直径。
另外，在上述的实施方式3中，对光学单元1D具有三个透镜支架的情况进行了说明，但也可以应用具有二个透镜支架、或者四个以上的透镜支架的结构。
(实施方式4)
图17为示意性地示出本发明的实施方式4的光学单元的结构的剖面图。图17为将包含该光学单元的中心轴的平面作为切断面的部分剖面图。在上述的实施方式3中，对通过激光焊接对在连结方向(光轴N方向)上相邻的支架彼此进行接合的情况进行了说明，但在本实施方式4中，一并地对传感器支架与多个透镜支架进行接合。
图17所示的光学单元1E具有：二个透镜(透镜2a、2b)，其作为第一光器件；大致筒状的二个透镜支架(第1透镜支架15A、第2透镜支架15B)，其分别保持各透镜；上述的图像传感器4；以及筒状的传感器支架25，其保持图像传感器4。在图17中，对第1透镜支架15A、第2透镜支架15B的中心轴和传感器支架25的中心轴相互一致，并且与光学单元1E的光轴N一致的情况进行了说明。另外，在第1透镜支架15A、第2透镜支架15B以及传感器支架25中，在将第1透镜支架15A作为第一光器件保持体的情况下，第2透镜支架15B以及传感器支架25为第二光器件保持体。
第1透镜支架15A具有：环状的第1保持部151，其保持透镜2a；以及第1嵌合余量部152，其从第1保持部151的光轴N方向的端部朝着图像传感器4在光轴N方向上延伸，分别与第2透镜支架15B以及传感器支架25嵌合。透镜2a例如通过焊接、或者使用粘接剂的粘接而被固定于第1保持部151。
第2透镜支架15B具有：环状的第1保持部153，其保持透镜2b；以及第1嵌合余量部154，其从第1保持部153的光轴N方向的端部朝着透镜2a在光轴N方向上延伸，使第1透镜支架15A嵌合，进而经由第1透镜支架15A保持传感器支架25。第2透镜支架15B的内周所形成的直径与第1透镜支架15A的外周的直径几乎相等，只要是能够使第1透镜支架15A嵌入的直径即可。透镜2b例如通过焊接、或者使用粘接剂的粘接而被固定于第1保持部153。
传感器支架25具有：环状的第2保持部25a，其保持图像传感器4；以及第2嵌合余量部25b，其从第2保持部25a的光轴N方向的端部朝着与透镜2a侧相反的一侧在光轴N方向上延伸，与第1透镜支架15A嵌合。传感器支架25的外周所形成的直径与第1透镜支架15A的内周的直径几乎相等，只要是能嵌入于第1透镜支架15A的内部的直径即可。图像传感器4例如通过激光焊接而被固定于第2保持部25a。
在光学单元1E中，传感器支架25以从第2保持部25a侧插入到第1透镜支架15A的第1嵌合余量部152中的状态被固定。在光学单元1E中，调整第1透镜支架15A与传感器支架25的相对位置，以使透镜2a与图像传感器4的受光面4a之间的距离d41成为满足预先设定的光学条件的距离。
此外，在光学单元1E中，第1透镜支架15A在从第1保持部151侧插入于第2透镜支架15B的第1嵌合余量部154中的状态被固定。在光学单元1E中，调整第2透镜支架15B与传感器支架25的相对位置，以使透镜2b与图像传感器4的受光面4a之间的距离d42成为满足预先设定的光学条件的距离。
第1透镜支架15A、第2透镜支架15B以及传感器支架25在沿着与光轴N方向垂直的方向全部重叠的区域中，通过利用激光的熔化固化而被接合。具体来说，第1透镜支架15A、第2透镜支架15B以及传感器支架25的如下部分通过利用激光的熔化固化而被接合：即，该部分是第1嵌合余量部152、第1嵌合余量部154以及第2嵌合余量部25b在径向上重叠的部分，且是在光轴N方向上被第1保持部151的保持面P15A以及第2保持部25a的保持面P25夹持的区域RB1的外侧的部分、并且是在光轴N方向上被第1保持部153的保持面P15B以及第2保持部25a的保持面P25夹持的区域RB2的外侧的部分。在此所谓的“保持面P15A”是指穿过第1保持部151与透镜2a接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。此外，“保持面P15B”是指穿过第1保持部153与透镜2b接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。另外，“保持面P25”是指穿过第2保持部25a与图像传感器4接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。通过该激光焊接，在第1透镜支架15A、第2透镜支架15B以及传感器支架25中形成熔化后的部分相互混合并固化而形成的焊接部35。此外，透镜2a、2b以及图像传感器4分别相对于焊接部35在同一侧被第1透镜支架15A、第2透镜支架15B以及传感器支架25分别保持。焊接部35与上述的焊接部31同样地，第1透镜支架15A的厚度方向的中央部的焊接宽度、第2透镜支架15B的厚度方向的中央部的焊接宽度、以及传感器支架25的厚度方向的中央部的焊接宽度几乎相同。
在以上说明的本发明的实施方式4中，对第1透镜支架15A、第2透镜支架15B以及传感器支架25全部在与光轴N方向垂直的径向上重叠、并且在光轴N方向上被保持一端侧的器件的保持部的保持面与保持另一端侧的器件的保持部的保持面夹持的区域的外侧照射激光，形成各焊接宽度相同的焊接部35，从而对支架进行接合。由此，进行激光焊接时的作为接合对象的支架彼此的收缩量以及移动方向相同，其结果，即使由于熔化固化而产生收缩，也能够抑制各支架所保持的光器件之间的相对位置的偏移，同时对第1透镜支架15A、第2透镜支架15B以及传感器支架25进行焊接。由此，根据本实施方式4，即使在通过焊接而对支架彼此进行接合的情况下，也能够得到具有期望的光学特性的光学单元。
(实施方式5)
图18为示意性地示出本发明的实施方式5的光学单元的结构的剖面图。图18是将包含该光学单元的中心轴的平面作为切断面的部分剖面图。在本实施方式5中，具有多个透镜支架以及一个传感器支架，其它的透镜支架和传感器支架被收纳在规定的透镜支架的内部。
图18所示的光学单元1F具有：四个透镜(透镜2a、2b、2c、2d)，它们分别作为第一光器件；大致筒状的第1透镜支架16A，其保持透镜2a；大致筒状的第2透镜支架16B，其保持透镜2b、2c；大致筒状的第3透镜支架16C，其保持透镜2d；上述的图像传感器4；以及筒状的传感器支架26，其保持图像传感器4。在图18中，对第1透镜支架16A、第2透镜支架16B以及第3透镜支架16C的中心轴和传感器支架26的中心轴相互一致，并且与光学单元1F的光轴N分别一致的情况进行说明。另外，在第1透镜支架16A、第2透镜支架16B、第3透镜支架16C以及传感器支架26中，在将第1透镜支架16A作为第一光器件保持体的情况下，第2透镜支架16B、第3透镜支架16C以及传感器支架26成为第二光器件保持体。
第1透镜支架16A具有：环状的第1保持部161，其保持透镜2a；以及第1嵌合余量部162，其从第1保持部161的光轴N方向的端部朝着透镜2b在光轴N方向上延伸，与第2透镜支架16B、第3透镜支架16C以及传感器支架26嵌合。透镜2a例如通过焊接、或者使用粘接剂的粘接而被固定于第1保持部161。
第2透镜支架16B具有：环状的第1保持部163，其保持透镜2b、2c；以及第1嵌合余量部164，其从第1保持部163的光轴N方向的端部朝着透镜2d在光轴N方向上延伸，与第1透镜支架16A嵌合。第2透镜支架16B的外周所形成的直径与第1透镜支架16A的内周的直径几乎相等，只要是能够使第2透镜支架16B嵌入到第1透镜支架16A的内部的直径即可。透镜2b、2c例如通过焊接、或者使用粘接剂的粘接而被固定于第1保持部163。
第3透镜支架16C具有：环状的第1保持部165，保持其透镜2d；第1嵌合余量部166，其从第1保持部165的光轴N方向的端部朝着图像传感器4在光轴N方向上延伸，与第1透镜支架16A嵌合。第3透镜支架16C的外周所形成的直径与第1透镜支架16A的内周的直径几乎相等，只要是能够使第3透镜支架16C嵌入到第1透镜支架16A的内部的直径即可。透镜2d例如通过焊接、或者使用粘接剂的粘接而被固定于第1保持部165。
传感器支架26具有：环状的第2保持部26a，其保持图像传感器4；以及第2嵌合余量部26b，其从第2保持部26a的光轴N方向的端部朝着与透镜2d侧相反的一侧在光轴N方向上延伸，与第1透镜支架16A嵌合。传感器支架26的外周所形成的直径与第1透镜支架16A的内周的直径几乎相等，只要是能够使传感器支架26嵌入到第1透镜支架16A的内部的直径即可。图像传感器4例如通过激光焊接而被固定于第2保持部26a。
在光学单元1F中，第2透镜支架16B以插入到第1透镜支架16A的内部的状态被固定。在光学单元1F中，调整第1透镜支架16A与第2透镜支架16B的相对位置，以使透镜2a与透镜2b之间的距离d51成为满足预先设定的光学条件的距离。此外，第1透镜支架16A与第2透镜支架16B的如下部分通过利用激光的熔化固化而被接合：即，该部分是第1嵌合余量部162及第1嵌合余量部164在径向上重叠的部分，且是在光轴N方向上被第1保持部161的保持面P16A以及第1保持部163的保持面P16B夹持的区域RC3的外侧的部分。在此所谓的“保持面P16A”是指穿过第1保持部161与透镜2a接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。此外，“保持面P16B”是指穿过第1保持部163与透镜2c接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。在光器件具有多个元件的情况下，区域RC3为将最远离的元件之间作为端部的区域。在该情况下，区域RC3以与透镜2a接触的部分的中央和与透镜2c接触的部分的中央作为两端。通过该激光焊接，在第1透镜支架16A以及第2透镜支架16B中形成熔化后的部分相互混合并固化而形成的焊接部36a。此外，透镜2a以及透镜2b、2c分别相对于焊接部36a在同一侧被第1透镜支架16A以及第2透镜支架16B保持。焊接部36a与上述的焊接部31同样地，第1透镜支架16A的厚度方向的中央部的焊接宽度与第2透镜支架16B的厚度方向的中央部的焊接宽度几乎相同。
此外，在光学单元1F中，第3透镜支架16C以插入到第1透镜支架16A的内部的状态被固定。在光学单元1F中，调整第1透镜支架16A与第3透镜支架16C的相对位置，以使透镜2a与透镜2d之间的距离d52成为满足预先设定的光学条件的距离。此外，第1透镜支架16A与第3透镜支架16C的如下部分通过利用激光的熔化固化而被接合：该部分是第1嵌合余量部162及第1嵌合余量部166在径向上重叠的部分，且是在光轴N方向被第1保持部161的保持面P16A以及第1保持部165的保持面P16C夹持的区域RC4的外侧的部分。在此所谓的“保持面P16C”是指穿过第1保持部165与透镜2d接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。通过该激光焊接，在第1透镜支架16A以及第3透镜支架16C中形成熔化后的部分相互混合并固化而形成的焊接部36b。此外，透镜2a以及透镜2d分别相对于焊接部36b在同一侧被第1透镜支架16A以及第3透镜支架16C保持。焊接部36b与上述的焊接部31同样地，第1透镜支架16A的厚度方向的中央部的焊接宽度与第3透镜支架16C的厚度方向的中央部的焊接宽度几乎相同。
此外，在光学单元1F中，传感器支架26以插入到第1透镜支架16A的状态被固定。在光学单元1F中，调整第1透镜支架16A与传感器支架26的相对位置，以使透镜2a与图像传感器4的受光面4a之间的距离d53成为满足预先设定的光学条件的距离。此外，第1透镜支架16A与传感器支架26的如下部分通过利用激光的熔化固化而被接合：即，该部分是第1嵌合余量部162及第2嵌合余量部26b在径向上重叠的部分，且是在光轴N方向上被第1保持部161的保持面P16A以及第2保持部26a的保持面P26夹持的区域RB的外侧的部分。在此所谓的“保持面P26”是指穿过第2保持部26a与图像传感器4接触的部分的光轴N方向的中央，并且与光轴N垂直的平面。通过该激光焊接，在第1透镜支架16A以及传感器支架26中形成熔化后的部分相互混合并固化而形成的焊接部36c。此外，透镜2a以及图像传感器4分别相对于焊接部36c在同一侧被第1透镜支架16A以及传感器支架26保持。焊接部36c与上述的焊接部31同样地，第1透镜支架16A的厚度方向的中央部的焊接宽度与传感器支架26的厚度方向的中央部的焊接宽度几乎相同。
接着，参照图19～图23对制作上述的光学单元1F的方法进行说明。图19～图23为说明本发明的实施方式5的光学单元的制作的示意图。
首先，从第1保持部163侧将第2透镜支架16B插入到第1透镜支架16A的内部(参照图19)。之后，调整第2透镜支架16B相对于第1透镜支架16A的位置，以使透镜2a与透镜2b之间的距离d51成为满足光学条件的距离。
之后，配置激光头100，通过对第1透镜支架16A的外表面照射激光L，从而使第1透镜支架16A的一部分以及第2透镜支架16B的一部分熔化固化。此时的激光L的照射位置位于第1嵌合余量部162及第1嵌合余量部164在径向上重叠的部分、并且是上述的区域RC3的外侧的位置。由此，形成焊接部36a，第1透镜支架16A与第2透镜支架16B被接合(参照图20)。
接着，将第3透镜支架16C插入到第1透镜支架16A的内部(参照图21)。之后，调整第3透镜支架16C相对于第1透镜支架16A的位置，以使透镜2a与透镜2d之间的距离d52成为满足光学条件的距离。
之后，配置激光头100，通过对第1透镜支架16A的外表面照射激光L，从而使第1透镜支架16A的一部分以及第3透镜支架16C的一部分熔化固化。此时的激光L的照射位置位于第1嵌合余量部162及第1嵌合余量部166在径向上重叠的部分、并且是上述的区域RC4的外侧的位置。由此，形成焊接部36b，第1透镜支架16A与第3透镜支架16C被接合(参照图22)。
接着，将传感器支架26插入到第1透镜支架16A的内部(参照图23)。之后，调整传感器支架26相对于第1透镜支架16A的位置，以使透镜2a与图像传感器4的受光面4a之间的距离d53成为满足光学条件的距离。
之后，配置激光头100，通过对第1透镜支架16A的外表面照射激光L，从而使第1透镜支架16A的一部分以及传感器支架26的一部分熔化固化。此时的激光L的照射位置位于第1嵌合余量部162及第2嵌合余量部26b在径向上重叠的部分、并且是区域RB的外侧的位置。由此，如图18所示，形成焊接部36c，第1透镜支架16A与传感器支架26被接合。
由此，根据各支架所保持的光器件的配置进行激光焊接，从而能够抑制透镜2a与透镜2b之间的距离d51、透镜2a与透镜2d之间的距离d52、透镜2a与受光面4a之间的距离d53的变化，同时对支架彼此进行接合。另外，在上述的制作方法中，对从第2透镜支架16B插入到第1透镜支架16A的情况进行了说明，但也可以是从传感器支架26按照第3透镜支架16C、第2透镜支架16B的顺序插入。
在以上说明的本发明的实施方式5中，与实施方式1同样地，对支架彼此在与光轴N方向垂直的径向上重叠，并且在光轴N方向上被保持一端侧的器件的保持部的保持面与保持另一端侧的器件的保持部的保持面所夹持的各区域的外侧分别照射激光，形成各焊接宽度相同的焊接部36a～36c，分别对第1透镜支架16A、第2透镜支架16B、第3透镜支架16C以及传感器支架26中的接合对象彼此进行接合。由此，进行激光焊接时的作为接合对象的支架彼此的收缩量以及移动方向相同，其结果，即使由于熔化固化而产生收缩，也能够抑制各支架所保持的光器件之间的相对位置的偏移，同时对第1透镜支架16A、第2透镜支架16B、第3透镜支架16C以及传感器支架26进行焊接。由此，根据本实施方式5，即使在通过焊接而对支架彼此进行接合的情况下，也能够得到具有期望的光学特性的光学单元。
此外，根据上述的实施方式5，将第2透镜支架16B、第3透镜支架16C以及传感器支架26插入于第1透镜支架16A的内部，因此，例如，不需要根据收纳的顺序使配置在收纳于其它支架的内部的透镜支架上的透镜的直径分阶段地减小，能够增加支架。
到此为止，对用于实施本发明的形态进行了说明，但本发明不仅限于上述的实施方式。例如，在上述的实施方式1～5中，对焊接部从在与光轴N方向垂直的方向上重叠的部件中的最外周侧的支架的外周侧的表面到达最内周侧的支架的内周侧的表面的情况进行了说明，但焊接部不限于该结构。图24为说明通过激光焊接形成的焊接部的其它示例的示意图。例如，如图24所示，焊接部30A可以不到达最内周侧的支架的内周侧的表面。
此外，在上述的实施方式1～5中，对进行利用激光的激光焊接而对支架彼此进行接合的情况进行了说明，但接合方法不限于此。例如，也可以使用电子束焊接、电阻焊接等公知的焊接技术。但是，在使用接触式的焊接装置的情况下，与进行非接触式的焊接的情况相比，优选更牢固地固定支架，以使在焊接时不会在支架之间产生位置偏移。
另外，在上述的实施方式1～5中，对第二光器件保持体仅保持半导体激光器或者图像传感器的情况进行了说明，但第二光器件保持体还可以保持作为光器件的透镜。在该情况下，第二光器件保持体构成为第2保持部保持多个光器件。
此外，上述的第一以及第二光器件为分别从透镜、由贴合或者相互独立的多个透镜构成的组透镜、光纤、光波导光隔离器、半导体激光器、发光元件、受光元件、光放大器、摄像元件、光电转换元件等的传递光或者转换为其它能量的元件、元件本身、以及具有这些元件中的任意元件的器件中选择的一个。
此外，在上述的实施方式1～5中，各支架从光轴N方向观察时的形状可以为圆形，也可以为椭圆形，还可以为多边形。各支架只要构成能够保持光器件的套筒状即可。
此外，在上述的实施方式1～5中，构成接合对象的组的支架只要能够通过焊接来接合即可，可以形成从光轴N方向观察时的形状彼此不同的形状，不需要在与光轴N垂直的方向上重叠的所有部分中嵌合，只要一部分嵌合即可，只要能够进行光器件彼此的与光轴N垂直的方向的定位即可，重叠的部分可以具有间隙。
由此，本发明在不脱离权利要求书所记载的技术思想的范围内可以包含各种各样的实施方式。
产业上的可利用性
综上所述，本发明的光学单元对得到即使在分别保持光器件的支架彼此通过焊接而被接合的情况下也具有期望的光学特性的单元是有用的。
标号说明：
1、1A～1F 光学单元
2、2a～2d 透镜
3 半导体激光器
4 图像传感器
10、11、12、13 透镜支架
10a、11a、12a、13a、141、143、145、151、153、161、163、165 第1保持部
10b、11b、12b、13b、142、144、146、152、154、162、164、166 第1嵌合余量部
14A、15A、16A 第1透镜支架
14B、15B、16B 第2透镜支架
14C、16C 第3透镜支架
20、22 激光器支架
21、23、24、25、26 传感器支架
30、30A、31、32、33、34a～34c、35、36a～36c 焊接部
20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a 第2保持部
20b、21b、22b、23b、24b、25b、26b 第2嵌合余量部

Claims (2)

1.一种光学单元，所述光学单元具有：
套筒状的第一光器件保持体，其具有在内部保持一个以上的第一光器件的第一保持部、以及从所述第一保持部延伸设置的第一嵌合余量部；以及
套筒状的第二光器件保持体，其具有在内部保持一个以上的第二光器件的第二保持部、以及从所述第二保持部延伸设置的第二嵌合余量部，
将所述第一嵌合余量部与所述第二嵌合余量部嵌合，在所述第一嵌合余量部与所述第二嵌合余量部的重叠部分进行焊接而固定，
其特征在于，
所述光学单元具有焊接部，该焊接部是在所述光学单元的光轴方向上的区域中的、被第一保持面与第二保持面所夹持的区域外的所述重叠部分，跨越所述第一嵌合余量部和所述第二嵌合余量部进行熔化固化而形成的，所述第一保持面是穿过所述第一保持部且与所述光学单元的光轴垂直的面，所述第二保持面是穿过所述第二保持部、且与所述光轴垂直的面，
所述焊接部形成为在所述光学单元的光轴方向上，分别分离的所述第一嵌合余量部的厚度方向的中央部的沿着所述光轴方向的第一焊接宽度与所述第二嵌合余量部的厚度方向的中央部的沿着所述光轴方向的第二焊接宽度大致相同，在进行激光焊接时，所述第一光器件保持体以及所述第二光器件保持体按照相同的收缩量进行收缩，所述厚度方向是与所述光轴方向垂直的径向，所述大致相同是指所述第二焊接宽度与所述第一焊接宽度之比为0.75以上且1.25以下。
2.根据权利要求1所述的光学单元，其特征在于，
所述焊接部从在与该光学单元的光轴方向垂直的方向上所述重叠部分的最外周侧的所述第一光器件保持体的外周侧的表面延伸，并到达最内周侧的所述第二光器件保持体。
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