JP2009075343A - 光学部品の固定構造および該光学部品の固定構造を備えた光部品モジュール - Google Patents

光学部品の固定構造および該光学部品の固定構造を備えた光部品モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】光学部品の周側面部と固定部材とを互いの位置関係に影響を受けずに簡単に接合でき、接合強度の低下を防止できる光学部品の固定構造および該光学部品の固定構造を備えた光部品モジュールを提供する。
【解決手段】レンズユニット11の固定構造10であって、少なくともいずれか一方に貫通孔31が形成されている第1の面部12aおよび第2の面部12bとを有するレンズユニットホルダ12を備え、レンズユニット11がレンズユニットホルダ12の第1の面部12aと第2の面部12bとの間で、且つレンズユニット11の第1の周側面部11aおよび第2の周側面部11bで第1の面部12aおよび第2の面部12bに接して配置され、貫通孔31の孔壁31cにて、第1の面部12aおよび第2の面部12bのいずれか一方とレンズユニット11の第1の周側面部11aおよび第2の周側面部11bのいずれか一方とが接合される。
【選択図】図3

Description

本発明は、光学部品の周側面部を固定部材に接合する光学部品の固定構造および該光学部品の固定構造を備えた光部品モジュールに関する。
一般に、光通信に使用される光部品モジュールなどの光学部品は、例えば、LD(Laser Diode)モジュールは、LDチップ、レンズ、光アイソレータ、受光素子、サーミスタなどを含んで構成されており、チップキャリアやレンズホルダなどの固定部材を介して基板上に搭載されている。特に、光学部品が円筒状に形成されている場合には、その周側面部で固定部材に保持されて基板上に搭載されていることが多い。
従来、この種の光学部品の固定構造として、例えば、図10(a)に示すように、側面部71a、71bおよび連結部71cを有する固定部材71を備え、光学部品70の一方の周側面部と固定部材71の側面部71aの上端部71dとを溶接部72、73ですみ肉溶接するとともに、光学部品70の他方の周側面部と固定部材71の側面部71bの上端部71eとを溶接部74、75ですみ肉溶接したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−372649号公報
しかしながら、上述のような従来の光学部品の固定構造においては、光学部品70の光軸に直交する線L上の一方の周側面部および他方の周側面部と、固定部材71の上端部71dおよび71eとをそれぞれ溶接部72〜75ですみ肉溶接しているので、調芯作業の結果、光学部品70と固定部材71とが上下方向でずれが生じた場合には、光学部品70と固定部材71とのすみ肉溶接の部分に隙間が発生してしまう。例えば、図10(b)に示すように、光学部品70が上端部71dおよび71eとから下方に距離Hだけずれた位置で溶接するときは、上端部71dおよび71eと一方の周側面部および他方の周側面部との間に距離LおよびLの隙間が生じてしまう。
また、図10(c)に示すように、光学部品70が上端部71dおよび71eとから上方に距離Hだけずれた位置で溶接するときは、上端部71dおよび71eと一方の周側面部および他方の周側面部との間に距離LおよびLの隙間が生じてしまう。
このような隙間が生じた状態ですみ肉溶接を行うと、溶接部の強度を確保できないという問題がある。
本発明は、前述のような従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、光学部品の周側面部と固定部材とを互いの位置関係に影響を受けずに簡単に接合することができ、接合強度の低下を防止することができる光学部品の固定構造および該光学部品の固定構造を備えた光部品モジュールを提供することを目的とする。
本発明に係る光学部品の固定構造は、上記目的達成のため、(1)第1の周側面部および第2の周側面部を有する光学部品の固定構造であって、第1の面部および第2の面部を有し、当該第1の面部および第2の面部の少なくともいずれか一方に貫通孔が形成されている固定部材を備え、前記光学部品が前記固定部材の前記第1の面部と前記第2の面部との間で、且つ前記第1の周側面部および前記第2の周側面部で前記第1の面部および前記第2の面部に接して配置され、前記貫通孔の孔壁にて、前記第1の面部および前記第2の面部の少なくともいずれか一方と前記光学部品の前記第1の周側面部および前記第2の周側面部の少なくともいずれか一方とが接合され、前記光学部品が前記固定部材に固定されることを特徴とする。
この構成により、光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部との接合部分に隙間が生ずることはないので、光学部品の周側面部と固定部材とが互いの位置関係に影響を受けずに簡単に接合され、接合強度の低下が防止される。
上記(1)に記載の光学部品の固定構造において、(2)前記光学部品および前記固定部材が金属からなり、前記各接合が、レーザ溶接で行われるよう構成してもよい。
この構成により、光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部との接合が、隙間の無い状態でレーザ溶接によるすみ肉溶接で行われるので、光学部品の周側面部と固定部材とを簡単に溶接することができ、接合強度の低下を防止することができる。また、この接合が、すみ肉溶接であるので、溶接部分が露出しているので溶接の外観検査を容易に行うことができる。
本発明に係る光学部品の固定構造は、上記目的達成のため、(3)第1の周側面部および第2の周側面部を有する光学部品の固定構造であって、第1の面部および第2の面部を有し、当該第1の面部および第2の面部の少なくともいずれか一方に未貫通の凹部が形成されている固定部材を備え、前記光学部品が前記固定部材の前記第1の面部と前記第2の面部との間で、且つ前記第1の周側面部および前記第2の周側面部で前記第1の面部および前記第2の面部に接して配置され、前記未貫通の凹部の底面部にて、前記第1の面部および前記第2の面部の少なくともいずれか一方と前記光学部品の前記第1の周側面部および前記第2の周側面部の少なくともいずれか一方とが接合され、前記光学部品が前記固定部材に固定されることを特徴とする。
この構成により、光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部との接合部分に隙間が生ずることはないので、光学部品の周側面部と固定部材とが互いの位置関係に影響を受けずに簡単に接合され、接合強度の低下が防止される。また、第1の面部および第2の面部に未貫通の凹部が形成されているので、それぞれの凹部の底面部でレーザ溶接(貫通溶接)に好適な板厚になっており、例えば、溶接で光学部品を固定部材に固定する際、貫通溶接により光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部とが確実に接合されるとともに、固定部材全体を貫通溶接に適した板厚とした場合に比べて剛性に優れた固定構造が得られる。また、第1の面部および第2の面部に貫通孔を設けた場合に比べても、剛性に優れている。
上記(2)または(3)に記載の光学部品の固定構造において、(4)前記貫通孔または前記凹部の開口広さが、前記レーザ溶接で照射される前記レーザ光の直径よりも小さくなるよう構成してもよい。
この構成により、レーザ光が貫通孔を通して直接光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部に照射されるので、この第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部とが確実に溶接される。
上記(2)または(3)のいずれかに記載の光学部品の固定構造において、(5)前記貫通孔または前記凹部の開口広さが、前記レーザ溶接で照射される前記レーザ光の直径よりも大きくなるよう構成してもよい。
この構成により、光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部との接合を隙間の無い状態でレーザ溶接によるすみ肉溶接で行うことができる。その結果、光学部品の周側面部と固定部材とを簡単に溶接することができ、接合強度の低下を防止することができる。また、この接合が、すみ肉溶接でなされていると、溶接部分が露出しているので溶接の外観検査を容易に行うことができる。
上記(1)〜(2)、(4)〜(5)に記載の光学部品の固定構造において、(6)前記貫通孔は、前記光学部品の側からその逆方向へ向かって、前記貫通孔の開口広さが徐々に拡大して形成してもよい。
この構成により、貫通孔の開口広さが徐々に拡大するよう形成されているので、例えば、貫通孔がレーザ光の直径よりも充分に大きく形成されている場合には、第1の面部または第2の面部の貫通孔に対して各面部の外側から複数箇所にレーザ光を照射するに際し、レーザ光の方向を変えることなく、レーザ光の照射が可能となり、より簡単に、レーザ溶接が行われる。さらに正面から溶接後の接合状態の検査が容易に行われる。
上記(1)〜(6)のいずれかに記載の光学部品の固定構造において、(7)前記固定部材は、前記第1の面部の一方端と当該一方端に対峙する端である前記第2の面部の一方端とを結ぶ連結部を有し、当該連結部と前記第1の面部と前記第2の面部とで一体的に構成してもよい。
この構成により、固定部材は、第1の面部および第2の面部が互いに対峙する各一方端が連結部により連結され、第1の面部、第2の面部および連結部により固定部材がUの字状に一体的に形成される。
上記(1)〜(6)のいずれかに記載の光学部品の固定構造において、(8)前記固定部材は、前記第1の面部の一方端と当該一方端に対向する端である前記第2の面部の一方端とが連結されており、前記第1の面部と前記第2の面部とで一体的に構成してもよい。
この構成により、固定部材は、第1の面部および第2の面部が互いに対向する各一方端が連結され、第1の面部および第2の面部により固定部材がVの字状に一体的に形成される。
上記(7)または(8)のいずれかに記載の光学部品の固定構造において、(9)前記固定部材は、前記第1の面部の他方端から前記第2の面部と離隔する方向に延出した第1の延出部を有するとともに、前記第2の面部の他方端から前記第1の面部と離隔する方向に延出した第2の延出部を有するよう構成してもよい。
この構成により、固定部材は、第1の面部の他方端から第2の面部と離隔する方向に延出した第1の延出部を有し、さらに第2の面部の他方端から第1の面部と離隔する方向に延出した第2の延出部を有し、第1の面部、第1の延出部、第2の面部および第2の延出部とが一体的に形成される。
本発明に係る光部品モジュールは、上記目的達成のため、(10)少なくとも内部に前記光学部品を収容するケースを備える光部品モジュールであって、前記光学部品は、前記請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学部品の固定構造で固定されていることを特徴とする光部品モジュール。
この構成により、光部品モジュールを構成する光学部品は、前述の(1)〜(9)のいずれかの固定構造により固定されるので、高い接合強度で固定されている。その結果、光部品モジュールにおいては、品質に優れ、耐久性も向上する。
上記(10)に記載の光部品モジュールにおいて、(11)前記ケース内にさらに発光素子を備え、前記発光素子からの出射光が前記光学部品を通過するよう配置してもよい。
この構成により、光学部品が高い接合強度で固定されるとともに、発光素子からの出射光が光学部品を確実に通過することができる。
請求項1に係る光学部品の固定構造によれば、光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部との接合部分に隙間が生ずることはないので、光学部品の周側面部と固定部材とを互いの位置関係に影響を受けずに簡単に接合することができ、接合強度の低下を防止することができる。
請求項2に係る光学部品の固定構造によれば、光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部との接合が、レーザ溶接によるすみ肉溶接で行われるので、光学部品の周側面部と固定部材とを簡単に溶接することができ、接合強度の低下を防止することができる。また、この接合が、すみ肉溶接で溶接された場合には、溶接部分が露出しているので溶接の外観検査を容易に行うことができる。
請求項3に係る光学部品の固定構造によれば、光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部との接合部分に隙間が生ずることはないので、光学部品の周側面部と固定部材とを互いの位置関係に影響を受けずに簡単に接合することができ、接合強度の低下を防止することができる。また、第1の面部および第2の面部に未貫通の凹部が形成されているので、それぞれの凹部の底面部でレーザ溶接(貫通溶接)に好適な板厚になっており、例えば、溶接により光学部品を固定部材に固定する際、貫通溶接により光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部とを確実に接合することができるとともに、固定部材全体を貫通溶接に適した板厚とした場合に比べ、剛性に優れた固定構造とすることができる。また、請求項1〜2の構成と比べると、第1の面部および第2の面部に貫通孔を設けていないので、剛性に優れている。
請求項4に係る光学部品の固定構造によれば、レーザ光が貫通孔または凹部に対して直接光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部に照射されるので、この第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部とが確実に溶接される。
請求項5に係る光学部品の固定構造によれば、光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部と固定部材の第1の面部および第2の面部との接合が、レーザ溶接によるすみ肉溶接で行うことができるので、光学部品の周側面部と固定部材とを簡単に溶接することができ、接合強度の低下を防止することができる。また、この接合が、すみ肉溶接である場合には、溶接部分が露出しているので溶接の外観検査を容易に行うことができる。
請求項6に係る光学部品の固定構造によれば、貫通孔の開口広さが徐々に拡大するよう形成されており、例えば、貫通孔がレーザ光の直径よりも充分に大きく形成されている場合には、第1の面部または第2の面部の貫通孔に対して各面部の外側から複数箇所にレーザ光を照射するに際し、レーザ光の方向を変えることなく、レーザ光の照射が可能となり、より簡単に、レーザ溶接をすることができる。さらに正面から溶接後の接合状態の検査を容易に行うことができる。
請求項7に係る光学部品の固定構造によれば、第1の面部および第2の面部の各端部が連結部により連結され、第1の面部、第2の面部および連結部とにより固定部材がUの字状に一体的に形成されるので、固定部材の剛性が高まり機械的強度が向上する。
請求項8に係る光学部品の固定構造によれば、固定部材は、第1の面部および第2の面部が互いに対向する各一方端が連結され、第1の面部および第2の面部により固定部材がVの字状に一体的に形成されるので、固定部材の剛性が高まり機械的強度が向上する。
請求項9に係る光学部品の固定構造によれば、固定部材における第1の面部、第1の延出部、第2の面部および第2の延出部とが一体的に形成されるので、第1の延出部および第2の延出部で、例えば、YAG溶接や貫通溶接を行って固定部材を固定することができる。
請求項10に係る光部品モジュールによれば、光部品モジュールを構成する光学部品が(1)〜(8)のいずれかの固定構造により高い接合強度で固定されているので、品質に優れ、耐久性も向上する。
請求項11に係る光部品モジュールによれば、光学部品が高い接合強度で固定されているので、この構成においても品質に優れ、耐久性も向上する。
以下、本発明の第1の実施の形態について光部品モジュールのレンズユニットをレンズユニットホルダに固定する固定構造の例について図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
まず、本発明の第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造の構成について説明する。
図1(a)、(b)および図2(a)、(b)に示すように、光学部品の固定構造10は、光学部品としてのレンズユニット11と、固定部材としてのレンズユニットホルダ12とにより構成されており、光部品モジュール30の光学部品組立体30aの一部を構成している。
図3(a)に示すように、レンズユニット11は、第1の周側面部11aと、第2の周側面部11bと、頂部11cとを有し、内部にレンズ(不図示)を収容するレンズケース11dで構成されている。この第1の周側面部11aと第2の周側面部11bとは、レンズの光軸を通る線上で互いに対向する位置関係にある。レンズケース11dは、ステンレスなどの金属からなり、円筒状に形成されている。レンズケース11dの内部に収容されるレンズは、そのレンズの外周部でレンズケース11dの内周壁部に、例えば、半田付けなどにより保持固定されている。
また、レンズユニットホルダ12は、ステンレスなどの金属からなり、コの字状に一体的に形成された第1の面部12aと、第2の面部12bと、連結部12cとを有している。第1の面部12aには、レンズユニット11の光軸と直交する方向を長手方向とする長方形の貫通孔31が形成されている。この貫通孔31を囲む第1の面部12aの孔壁31cとレンズユニット11の第1の周側面部11aの頂部とが溶接部31a、31bでレーザ溶接されている。また、この貫通孔31を囲む第2の面部12bの孔壁31cとレンズユニット11の第2の周側面部11bの頂部とが溶接部31a、31bでレーザ溶接(例えば、すみ肉溶接)されている。このレーザ溶接は、レーザ光を熱源とする公知の溶接であり、例えば、YAGレーザ溶接機、COレーザなどのレーザ溶接機により行われるようになっている。
ここで、本発明の光学部品の固定構造を用いる例として、光部品モジュールについて説明する。
図2(a)、(b)に示すように、光部品モジュール30は、パッケージ41と、ペルチェ素子42と、基板43と、半導体レーザチップ44と、フォトダイオード45と、レンズユニット11と、レンズユニットホルダ12と、サーミスタ47と、光アイソレータ48と、光アイソレータホルダ49と、光ファイバ61と、フェルール62と、スリーブ63と、リード64、65とにより構成されている。
パッケージ41は、パッケージ本体41aと、パッケージ本体41aを基板などの外部機器に固定するための固定ブラケット41b、41cと、パッケージ内の各構成要素保護するパッケージキャップ41dと、パッケージ本体41aの側面部でスリーブ63とフェルール62との接合部分を保護するスリーブキャップ41eとにより構成されている。
パッケージ本体41aには、その内部底面に、サーミスタ47により基板43の温度を検知し半導体レーザチップ44を一定の温度、例えば、25℃に保つためのペルチェ素子42が固定されており、このペルチェ素子42の上部には基板43が取り付けられている。この基板43には、半導体レーザチップキャリア44aを介して半導体レーザチップ44が設けられ、フォトダイオードキャリア45aを介してフォトダイオード45が設けられている。このフォトダイオード45は、半導体レーザチップ44の後端部から出射されるレーザビームを受光することにより、半導体レーザチップ44が動作しているか否かを監視する動作モニタとして機能するようになっている。
光アイソレータ48は、半導体レーザチップ44から出射されるレーザビームのみを通過させ、光ファイバ61側から来る反射光などを吸収するようになっている。半導体レーザチップ44から出射されるレーザビームは、レンズユニット11を透過し、光ファイバ61の端部で集束し光ファイバ61に入光するようになっている。また、半導体レーザチップ44から出射されるレーザビームを効率よく光ファイバ61に入光させるため、レンズユニット11の光軸と光アイソレータ48の光軸と光ファイバ61の光軸とが光軸方向で合致するようこれらの光学部品が配設されている。
このような光部品モジュールに用いる本第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造10においては、第1の周側面部11aと第2の周側面部11bとを有するレンズユニット11と、互いに対向しそれぞれ貫通孔31が形成された第1の面部12aおよび第2の面部12bを有するレンズユニットホルダ12とを備え、第1の面部12aと第2の面部12bとの間にレンズユニット11を配置するとともに、貫通孔31を囲む第1の面部12aの孔壁31cと第1の周側面部11aの頂部とをレーザ溶接し、貫通孔31を囲む第2の面部12bの孔壁31cと第2の周側面部11bの頂部とをレーザ溶接することにより、レンズユニット11をレンズユニットホルダ12に固定するよう構成されている。その結果、レンズユニット11の第1の周側面部11aおよび第2の周側面部11bとレンズユニットホルダ12の第1の面部12aおよび第2の面部12bとの溶接部31a、31bに隙間が生ずることはないので、レンズユニット11の第1の周側面部11aおよび第2の周側面部11bとレンズユニットホルダ12の第1の面部12aおよび第2の面部12bとを互いの位置関係に影響を受けずに簡単にレーザ溶接することができ、接合強度の低下を防止することができる。
本第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造10においては、レンズユニットホルダ12の第1の面部12aおよび第2の面部12bに、レンズユニット11の光軸と直交する方向を長手方向とする長方形の貫通孔31を形成した場合について説明したが、本発明に係る光学部品の固定構造においては、レンズユニットホルダ12の第1の面部および第2の面部に形成する貫通孔は、円形でもよく、楕円形でもよく、正方形でもよく、多角形のような他の形状であってもよい。例えば、図3(b)に示すように、レンズユニットホルダ13の第1の面部13aおよび第2の面部13bに、円形の貫通孔32を形成してもよい。この貫通孔32を囲む第1の面部13aの孔壁32cとレンズユニット11の第1の周側面部11aとを溶接部32a、32bでレーザ溶接し、貫通孔32を囲む第2の面部13bの孔壁32cとレンズユニット11の第2の周側面部11bとを溶接部32a、32bでレーザ溶接するようにしてもよい。
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造10においては、レンズユニット11の下方にて第1の面部と第2の面部とを連結部で連結していたが、レンズユニット11の上方にて双方を連結してもよい。
本第2の実施の形態に係る光学部品の固定構造10aにおいては、レンズユニットホルダの第1の面部と第2の面部とをレンズユニット11の上方で連結した構造が異なっているのみで、他の構成は第1の実施の形態と同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図1から図3に示した第1の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
まず、本発明の第2の実施の形態に係る光学部品の固定構造の構成について説明する。
図5(a)に示すように、レンズユニットホルダ14は、ステンレスなどの金属からなり、一体的に形成された取付部14aおよび取付部14bと、第1の面部14cと、第2の面部14dと、連結部14eとを有している。第1の面部14cには、レンズユニット11の光軸と直交する方向を長手方向とする長方形の貫通孔33が形成されている。この貫通孔33を囲む第1の面部14cの孔壁33cとレンズユニット11の第1の周側面部11aとが溶接部33a、33bでレーザ溶接されている。また、この貫通孔33を囲む第2の面部14dの孔壁33cとレンズユニット11の第2の周側面部11bとが溶接部33a、33bでレーザ溶接されている。
本第2の実施の形態に係る光学部品の固定構造10aにおいては、第1の周側面部11aと第2の周側面部11bとを有するレンズユニット11と、互いに対向しそれぞれ貫通孔33が形成された第1の面部14cおよび第2の面部14dを有するレンズユニットホルダ14とを備え、上方を連結部14eで連結された第1の面部14cと第2の面部14dとの間にレンズユニット11を配置するとともに、貫通孔33を囲む第1の面部14cの孔壁33cと第1の周側面部11aの頂部とをレーザ溶接し、貫通孔33を囲む第2の面部14dの孔壁33cと第2の周側面部11bの頂部とをレーザ溶接することにより、レンズユニット11をレンズユニットホルダ14に固定するよう構成されている。その結果、レンズユニット11の第1の周側面部11aおよび第2の周側面部11bとレンズユニットホルダ14の第1の面部14cおよび第2の面部14dとの溶接部33a、33bに隙間が生ずることはないので、レンズユニット11の第1の周側面部11aおよび第2の周側面部11bとレンズユニットホルダ14の第1の面部14cおよび第2の面部14dとを互いの位置関係に影響を受けずに簡単にレーザ溶接することができ、接合強度の低下を防止することができる。
また、図4(a)に示すように、第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造10においては、P〜Pの4つの点でレンズユニット11を固定する構造であるのに対し、図4(b)に示すように、第2の実施の形態に係る光学部品の固定構造10aにおいては、P〜P10の6つの点でレンズユニット11を固定する構造となっている。その結果、第2の実施の形態に係る光学部品の固定構造10aは、第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造に比べ、より高い剛性を有する。
本第2の実施の形態に係る光学部品の固定構造10aにおいては、レンズユニットホルダ14の第1の面部14cおよび第2の面部14dに、レンズユニット11の光軸と直交する方向を長手方向とする長方形の貫通孔33を形成した場合について説明したが、本発明に係る光学部品の固定構造においては、レンズユニットホルダの第1の面部および第2の面部に形成する貫通孔は、円形でもよく、楕円形でもよく、正方形でもよく、多角形のような他の形状であってもよい。例えば、図5(b)に示すように、一体的に形成された取付部15aおよび取付部15bと、第1の面部15cと、第2の面部15dと、連結部15eとを有しており、上方を連結部15eで連結された第1の面部15cおよび第2の面部15dでレンズユニット11を配置するよう構成し、レンズユニットホルダ15の第1の面部15cおよび第2の面部15dに、円形の貫通孔34を形成してもよい。この貫通孔34を囲む第1の面部15cの孔壁34cとレンズユニット11の第1の周側面部11aとを溶接部34a、34bでレーザ溶接し、貫通孔34を囲む第2の面部15dの孔壁34cとレンズユニット11の第2の周側面部11bとを溶接部34a、34bでレーザ溶接するようにしてもよい。
以下、本発明の第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造10において、固定部材に形成した貫通孔の他の変形例について図6(a)、(b)、(c)〜図8(a)、(b)、(c)を参照して説明する。
図6(a)に示すように、固定部材としてのレンズユニットホルダを第1の面部20aを含んで構成し、この第1の面部20aにレーザ光の径よりも小さい径を有する貫通孔20bを形成してもよい。この貫通孔20bを囲む第1の面部20aの孔壁20dとレンズユニット11の第1の周側面部11aとを溶接部20cでレーザ溶接により溶接するようにしてもよい。この構成により、レーザ光が貫通孔20bの外側部および貫通孔20bを通して直接レンズユニット11の第1の周側面部11aに照射されるので、この第1の周側面部11aとレンズユニットホルダの第1の面部20aとが確実に溶接される。
また、図6(b)に示すように、固定部材としてのレンズユニットホルダを第1の面部21aを含んで構成し、この第1の面部21aにレーザ光の径よりも大きい径を有する貫通孔21bを形成してもよい。この貫通孔21bを囲む第1の面部21aの孔壁21dとレンズユニット11の第1の周側面部11aとを2箇所の溶接部21cでレーザ溶接してすみ肉溶接するようにしてもよい。レーザ溶接の際、第1の周側面部11aと孔壁21dとで形成される角部に別々の方向からレーザ光を照射し、当該角部にすみ肉溶接を行うようにしてもよい。
この構成により、レンズユニット11の第1の周側面部11aとレンズユニットホルダの第1の面部21aとの溶接を、レーザ溶接によるすみ肉溶接で行うことができる。その結果、レンズユニット11の第1の周側面部11aと第1の面部21aとを簡単に溶接することができ、接合強度の低下を防止することができる。また、この溶接が、すみ肉溶接でなされているので、溶接部分が露出しており溶接の外観検査を容易に行うことができる。
また、図6(c)に示すように、固定部材としてのレンズユニットホルダを第1の面部21aを含んで構成し、この第1の面部21aにレーザ光の径よりも大きい径を有する貫通孔21bを複数箇所、例えば2箇所に形成してもよい。この各貫通孔21bを囲む第1の面部21aの各孔壁21dとレンズユニット11の第1の周側面部11aとを溶接部21cで各々レーザ溶接してすみ肉溶接するようにしてもよい。この際、図6(c)に示すように、両貫通孔の同じ側の孔壁で溶接するようにすれば、レーザ光の照射の向きを変える必要がなく、好適である。なお、この2箇所の溶接部21cが互いに最も離隔するよう、第1の周側面部11aと孔壁21dとで成される角部に別々の方向からレーザ光を照射し、当該角部にすみ肉溶接を行うようにしてもよい。
この構成により、レンズユニット11の光軸方向に離隔した2箇所でレーザ溶接が成されているので、組立て等に生じるズレ量が少なくて済む。また、耐モーメント性も向上する。さらに、第1の面部21aに形成する貫通孔21bの直径が小さいので、固定構造におけるレンズユニットとレンズユニットホルダの固定部分の剛性が他の実施の形態におけるレンズユニットとレンズユニットホルダの固定部分の剛性よりも高まる利点がある。
また、図7(a)に示すように、固定部材としてのレンズユニットホルダを第1の面部22aを含んで構成し、この第1の面部22aにレンズユニット11の第1の周側面部11aと第1の面部22aとが当接する当接部分から離隔する方向で径が徐々に拡大する円形の貫通孔22bを形成してもよい。貫通孔22bは、レーザ光の径よりも小さい寸法から大きい寸法へと、徐々に拡大して形成されている。この貫通孔22bを囲む第1の面部22aの孔壁22dとレンズユニット11の第1の周側面部11aとを溶接部22cでレーザ溶接により溶接するようにしてもよい。この構成により、貫通孔22bを囲む第1の面部22aの孔壁22d側から、レンズユニット11の第1の周側面部11aに対して、すみ肉溶接をすることができる。なお、レーザ光を照射する際、貫通孔22bの第1の周側面部11aと接する側の径は、レーザ光の径よりも小さいため、第1の面部22aに対し正面から第1の周側面部11aと第1の面部22aとをすみ肉溶接することができる。
また、図7(b)に示すように、固定部材としてのレンズユニットホルダを第1の面部23aを含んで構成し、この第1の面部23aにレンズユニット11の第1の周側面部11aと第1の面部23aとが当接する当接部分から離隔する方向で径が徐々に拡大する長方形の貫通孔23bを形成してもよい。この貫通孔23bを囲む第1の面部23aの孔壁23dとレンズユニット11の第1の周側面部11aとを溶接部23cでレーザ溶接により溶接するようにしてもよい。この構成により、貫通孔23bを囲む第1の面部23aの孔壁23d側から、レンズユニット11の第1の周側面部11aに対して、貫通溶接をすることができる。なお、レンズケース11dと孔壁23dとで形成される角部にレーザ光を照射する際、図6(b)に示すレーザ溶接とは異なり、レーザ光の方向の角度を変えることなく、レーザ光の照射する位置を変えるのみでレンズケース11dと第1の面部23aとをすみ肉溶接することができる。
また、図8(a)に示すように、固定部材としてのレンズユニットホルダを第1の面部24aを含んで構成し、この第1の面部24aに長方形の未貫通の凹部24bを形成してもよい。この凹部24bとレンズユニット11の第1の周側面部11aとを溶接部24cでレーザ溶接により溶接するようにしてもよい。この構成により、凹部24bの底面部24d側から、レンズユニット11の第1の周側面部11aに対して、貫通溶接をすることができる。凹部24bが形成されているので、底面部24dの厚みtが、第1の面部24aの厚みよりも薄いので、貫通溶接により確実に接合することができるとともに、レンズユニットをレンズユニットホルダにより確実に保持することができる。
また、図8(b)に示すように、固定部材としてのレンズユニットホルダを第1の面部25aを含んで構成し、この第1の面部25aに円形の未貫通の凹部25bを形成してもよい。また、凹部25bの径はレーザ光の径よりも小さく形成されている。この凹部25bとレンズユニット11の第1の周側面部11aとを溶接部25cでレーザ溶接により溶接するようにしてもよい。この構成により、未貫通の凹部25bの底面部25d側から、レンズユニット11の第1の周側面部11aに対して、貫通溶接をすることができる。凹部25bが形成されているので、底面部25dの厚みtが、第1の面部25aの厚みよりも薄いので、貫通溶接により確実に接合することができるとともに、レンズユニットをレンズユニットホルダにより確実に保持することができる。
また、図8(c)に示すように、固定部材としてのレンズユニットホルダを第1の面部26aを含んで構成し、この第1の面部26aにレーザ光の径よりも大きい径を有する未貫通の凹部26bを2箇所に形成してもよい。この各凹部26bの第1の面部26aの底面部26dとレンズユニット11の第1の周側面部11aとを溶接部26cで各々レーザ溶接で貫通溶接するようにしてもよい。
この構成により、レンズユニット11の光軸方向に離隔した2箇所でレーザ溶接が成されているので、組立て等に生じるズレ量が少なくて済む。また、耐モーメント性も向上する。さらに、第1の面部26aに形成する各凹部26bの直径が小さいので、固定構造におけるレンズユニットとレンズユニットホルダの固定部分の剛性が他の実施の形態におけるレンズユニットとレンズユニットホルダの固定部分の剛性よりも高まる利点がある。
以上説明した図8(a)、(b)、(c)に示す第1の面部に形成した凹部24b、25b、26bは、未貫通なので剛性に優れる。
(第3の実施の形態)
本第1および第2の実施の形態に係る光学部品の固定構造10においては、レンズユニットホルダ12が、第1の面部12aと第2の面部12bとが連結部によって、レンズユニットホルダ12の下方または上方で基板43側にて底面部12cで連結された構成について説明したが、第1の面部の一方端とこの一方端に対向する端である第2の面部の一方端とが連結され、第1の面部と第2の面部とで一体的に構成してもよい。
本第3の実施の形態に係る光学部品の固定構造10bにおいては、レンズユニットホルダの第1の面部と第2の面部とをレンズユニット11の上方で一体的に構成した構造が異なっているのみで、他の構成は第2の実施の形態と同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図5に示した第2の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
まず、本発明の第3の実施の形態に係る光学部品の固定構造の構成について説明する。
図9(a)、(b)に示すように、レンズユニットホルダ16は、ステンレスなどの金属からなり、一体的に形成された取付部16aおよび取付部16bと、第1の面部16cと、第2の面部16dとを有している。第1の面部16cには、円形の貫通孔35が形成されている。この貫通孔35を囲む第1の面部16cの孔壁35cとレンズユニット11の第1の周側面部11aの頂部とが溶接部35a、35bでレーザ溶接されている。また、この貫通孔35を囲む第2の面部16dの孔壁35cとレンズユニット11の第2の周側面部11bの頂部とが溶接部35a、35bでレーザ溶接されている。
本第3の実施の形態に係る光学部品の固定構造10bにおいては、第1の周側面部11aと第2の周側面部11bとを有するレンズユニット11と、互いに対向しそれぞれ貫通孔35が形成された第1の面部16cおよび第2の面部16dを有するレンズユニットホルダ16とを備え、上方を一体的に構成した第1の面部16cと第2の面部16dとの間にレンズユニット11を配置するとともに、貫通孔35を囲む第1の面部16cの孔壁35cと第1の周側面部11aの頂部とをレーザ溶接し、貫通孔35を囲む第2の面部16dの孔壁35cと第2の周側面部11bの頂部とをレーザ溶接することにより、レンズユニット11をレンズユニットホルダ16に固定するよう構成されている。その結果、レンズユニット11の第1の周側面部11aおよび第2の周側面部11bとレンズユニットホルダ16の第1の面部16cおよび第2の面部16dとの溶接部35a、35bに隙間が生ずることはないので、レンズユニット11の第1の周側面部11aおよび第2の周側面部11bとレンズユニットホルダ16の第1の面部16cおよび第2の面部16dとを互いの位置関係に影響を受けずに簡単にレーザ溶接することができ、接合強度の低下を防止することができる。
本第3の実施の形態に係る光学部品の固定構造10bにおいては、レンズユニットホルダ16の第1の面部16cおよび第2の面部16dに、円形の貫通孔35を形成した場合について説明したが、本発明に係る光学部品の固定構造においては、レンズユニットホルダの第1の面部および第2の面部に形成する貫通孔は、長方形でもよく、楕円形でもよく、正方形でもよく、多角形のような他の形状であってもよい。
(各実施の形態について)
なお、以上説明した本発明の各実施の形態に係る光学部品の固定構造においては、レンズユニット11の光軸方向におけるレンズケース11dの寸法と各レンズユニットホルダの寸法とが同一であるものとして、図面を参照して説明してきたが、レンズケース11dの寸法と各レンズユニットホルダの寸法とが同一であるものに限定されるものではなく、レンズケース11dが各レンズユニットホルダから大きくはみ出すような構成であっても、本発明の適用は可能である。
また、第1および第2の実施の形態においては、連結部を平板状としたが、本発明はこれに限定されるものではない。レンズユニットの周側面部の頂部で第1および第2の面部と溶接されていればよく、例えば、連結部がR状であったり、または一部がR状であってもよい。
また、本発明の各実施の形態に係る光学部品の固定構造においては、第1の面部の貫通孔内での第1の面部と第1の周側面部との接合、第2の面部の貫通孔内での第2の面部と第2の周側面部との接合を、レーザ溶接によるものとして説明したが、他の接合手段、例えば、接着による接合であってもよい。
また、本発明の各実施の形態に係る光学部品の固定構造においては、第1の面部の貫通孔内での第1の面部と第1の周側面部とを接合し、かつ第2の面部の貫通孔内での第2の面部と第2の周側面部とを接合する場合について説明したが、固定部材における第1の面部および第2の面部の少なくともいずれか一方に貫通孔を形成し、光学部品が第1の面部と第2の面部との間で、且つ第1の周側面部および第2の周側面部で第1の面部および第2の面部に接して配置され、貫通孔の孔壁にて、第1の面部および第2の面部の少なくともいずれか一方と光学部品の第1の周側面部および第2の周側面部の少なくともいずれか一方とが接合され、光学部品が固定部材に固定されるようにしてもよい。
以上説明したように、本発明に係る光学部品の固定構造は、光学部品の周側面部と固定部材とを互いの位置関係に影響を受けずに簡単に接合することができ、接合強度の低下を防止することができるので、広く光部品モジュールなどのレンズユニット、光アイソレータ、スプリッタ、フェルールなどの光学部品の固定構造全般に有用である。
本発明の第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造が用いられる光部品モジュールの要部の斜視図を示し、(a)は、光学部品が組み立てられた状態を示し、(b)は、光学部品が分解された状態を示す。 本発明の第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造が用いられる光部品モジュールを示し、(a)は、光部品モジュールの上部カバーを外した状態の平面図を示し、(b)は、図2(a)のA−A矢視の断面図を示す。 本発明の第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造を示す斜視図であり、(a)は、コの字形の固定部材の側面に長方形の貫通孔が形成された状態を示し、(b)は、コの字形の固定部材の側面に円形の貫通孔が形成された状態を示す。 本発明の第2の実施の形態に係る光学部品の固定構造の模式図であり、(a)は、上端部が開放された固定構造を示し、(b)は、下端部が開放された固定構造を示す。 本発明の第2の実施の形態に係る光学部品の固定構造を示す斜視図であり、(a)は、円弧状の固定部材の側面に長形の貫通孔が形成された状態を示し、(b)は、円弧状の固定部材の側面に円形の貫通孔が形成された状態を示す。 本発明の第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造の変形例を示す部分斜視図およびそのC−C矢視断面図であり、(a)は、レーザビームより小径の貫通孔が形成された固定部材と光学部品とが溶接された状態を示し、(b)は、レーザビームより大径の貫通孔が形成された固定部材と光学部品とが溶接された状態を示し、(c)は、貫通孔が2箇所に形成された固定部材と光学部品とが溶接された状態を示す。 本発明の第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造の変形例を示す部分斜視図およびそのD−D矢視断面図であり、(a)は、孔壁面が傾斜した円形の貫通孔が形成された固定部材と光学部品とが溶接された状態を示し、(b)孔壁面が傾斜した長方形の貫通孔が形成された固定部材と光学部品とが溶接された状態を示す。 本発明の第1の実施の形態に係る光学部品の固定構造の変形例を示す部分斜視図およびそのE−E矢視断面図であり、(a)は、未貫通の長方形の穴が形成された固定部材と光学部品とが溶接された状態を示し、(b)未貫通の円形の穴が形成された固定部材と光学部品とが溶接された状態を示し、(c)は、未貫通の円形の穴が2箇所に形成された固定部材と光学部品とが溶接された状態を示す。 本発明の第3の実施の形態に係る光学部品の固定構造を示し、(a)は、光学部品の固定構造における逆V字状の固定部材の正面図であり、(b)は、光学部品の固定構造における逆V字状の固定部材の斜視図である。 従来の光学部品の固定構造を示す斜視図であり、(a)は、固定部材と光学部品がすみ肉溶接された状態を示し、(b)は、固定部材に対して光学部品が上方にずれた状態を示し、(c)は、固定部材に対して光学部品が下方にずれた状態を示す。
符号の説明
10、10a 光学部品の固定構造
11 レンズユニット(光学部品)
11a 第1の周側面部
11b 第2の周側面部
11c 頂部
11d レンズケース
12〜25 レンズユニットホルダ(固定部材)
12a、13a、14c、15c、16c、20a〜26a 第1の面部
12b〜13b、14d、15d、16d 第2の面部
12c、13c 連結部
14a、14b、15a、15b 取付部
16a 取付部(第2の延出部)
16b 取付部(第1の延出部)
14f、14g、15f、15g、16e、16f 取付孔
14e、15e 連結部
20b〜23b、31〜35 貫通孔
20c〜26c、31a〜35a、31b〜35b 溶接部
20d〜26d、31c〜35c、 孔壁
24b、25b、26b 凹部
30 光部品モジュール
30a 光学部品組立体
41 パッケージ
41a パッケージ本体
41b、41c 固定ブラケット
41d パッケージキャップ
41e スリーブキャップ
41f 開口部
42 ペルチェ素子
43 基板
44 半導体レーザチップ
44a 半導体レーザチップキャリア
44b レーザビーム
44c 焦点
45 フォトダイオード
45a フォトダイオードキャリア
46 レンズユニット
47 サーミスタ
48 光アイソレータ(光学部品)
49 光アイソレータホルダ(固定部材)
60 YAGレーザ溶接機
61 光ファイバ
62 フェルール
63 スリーブ
64、65 リード
70 レンズユニット
71 レンズユニットホルダ
71a、71b 側面部
71c 連結部
72〜75 溶接部
、H 距離
L 光軸に直交する線
〜L 隙間
〜P10
t 厚み

Claims (11)

  1. 第1の周側面部および第2の周側面部を有する光学部品の固定構造であって、
    第1の面部および第2の面部を有し、当該第1の面部および第2の面部の少なくともいずれか一方に貫通孔が形成されている固定部材を備え、
    前記光学部品が前記固定部材の前記第1の面部と前記第2の面部との間で、且つ前記第1の周側面部および前記第2の周側面部で前記第1の面部および前記第2の面部に接して配置され、前記貫通孔の孔壁にて、前記第1の面部および前記第2の面部の少なくともいずれか一方と前記光学部品の前記第1の周側面部および前記第2の周側面部の少なくともいずれか一方とが接合され、前記光学部品が前記固定部材に固定されることを特徴とする光学部品の固定構造。
  2. 前記光学部品および前記固定部材が金属からなり、前記各接合が、レーザ溶接で行われることを特徴とする前記請求項1に記載の光学部品の固定構造。
  3. 第1の周側面部および第2の周側面部を有する光学部品の固定構造であって、
    第1の面部および第2の面部を有し、当該第1の面部および第2の面部の少なくともいずれか一方に未貫通の凹部が形成されている固定部材を備え、
    前記光学部品が前記固定部材の前記第1の面部と前記第2の面部との間で、且つ前記第1の周側面部および前記第2の周側面部で前記第1の面部および前記第2の面部に接して配置され、前記未貫通の凹部の底面部にて、前記第1の面部および前記第2の面部の少なくともいずれか一方と前記光学部品の前記第1の周側面部および前記第2の周側面部の少なくともいずれか一方とが接合され、前記光学部品が前記固定部材に固定されることを特徴とする光学部品の固定構造。
  4. 前記貫通孔または前記凹部の開口広さが、前記レーザ溶接で照射される前記レーザ光の直径よりも小さいことを特徴とする請求項2〜3のいずれか1項に記載の光学部品の固定構造。
  5. 前記貫通孔または前記凹部の開口広さが、前記レーザ溶接で照射される前記レーザ光の直径よりも大きいことを特徴とする請求項2〜3のいずれか1項に記載の光学部品の固定構造。
  6. 前記貫通孔は、前記光学部品の側からその逆方向へ向かって、前記貫通孔の開口広さが徐々に拡大して形成していることを特徴とする請求項1〜2、4〜5のいずれか1項に記載の光学部品の固定構造。
  7. 前記固定部材は、前記第1の面部の一方端と当該一方端に対峙する端である前記第2の面部の一方端とを結ぶ連結部を有し、当該連結部と前記第1の面部と前記第2の面部とで一体的に構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学部品の固定構造。
  8. 前記固定部材は、前記第1の面部の一方端と当該一方端に対向する端である前記第2の面部の一方端とが連結されており、前記第1の面部と前記第2の面部とで一体的に構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学部品の固定構造。
  9. 前記固定部材は、前記第1の面部の他方端から前記第2の面部と離隔する方向に延出した第1の延出部を有するとともに、
    前記第2の面部の他方端から前記第1の面部と離隔する方向に延出した第2の延出部を有することを特徴とする請求項7または8のいずれか1項に記載の光学部品の固定構造。
  10. 少なくとも内部に前記光学部品を収容するケースを備える光部品モジュールであって、前記光学部品は、前記請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学部品の固定構造で固定されていることを特徴とする光部品モジュール。
  11. 前記ケース内にさらに発光素子を備え、前記発光素子からの出射光が前記光学部品を通過するよう配置されていることを特徴とする請求項10に記載の光部品モジュール。
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