JP2014006300A - Lens with lens barrel and optical module using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズが鏡筒に保持されて形成された鏡筒付きレンズ及びこれを用いた光モジュールに関し、特に、光軸ずれを抑制することが可能な鏡筒付きレンズ及びこれを用いた光モジュールに関する。 The present invention relates to a lens with a lens barrel formed by holding a lens in a lens barrel and an optical module using the same, and in particular, a lens with a lens barrel capable of suppressing optical axis deviation and light using the same. Regarding modules.
光通信などの分野において、筒状の鏡筒内にレンズが保持されて構成された鏡筒付きレンズが知られている。このような鏡筒付きレンズは、半導体レーザ等の半導体光学素子が設けられた基板と接合されて用いられる。この場合において、半導体光学素子が酸化により劣化することを防止するために、鏡筒付きレンズと基板とを気密状態で封止してその内部を気密構造とすることが知られている。 In the field of optical communication or the like, a lens with a lens barrel configured by holding a lens in a cylindrical lens barrel is known. Such a lens with a lens barrel is used by being bonded to a substrate provided with a semiconductor optical element such as a semiconductor laser. In this case, in order to prevent the semiconductor optical element from being deteriorated due to oxidation, it is known that the lens with the lens barrel and the substrate are sealed in an airtight state to form an airtight structure.
図７は、従来例の鏡筒付きレンズ１１０について、鏡筒付きレンズ１１０と基板１４０とを接合する方法を示す断面図である。図７に示すように、従来例の鏡筒付きレンズ１１０は、鏡筒１３０と、レンズ１２０とを有して構成されており、鏡筒１３０の上部に設けられた開口部１３２においてレンズ１２０は保持されている。そして、半導体光学素子１４１が搭載された基板１４０と鏡筒付きレンズ１１０とを接合する際には、基板１４０をガイド１５２により位置決めして下部電極１５１と当接させる。また、鏡筒付きレンズ１１０は、筒状の上部電極１５０によって鏡筒１３０の外周面 が把持された状態で、鏡筒１３０の下端に設けられた接合部１３５が基板１４０に押し当てられる。このとき、鏡筒付きレンズ１１０の外周面を光軸基準面として上部電極１５０によって機械的に把持されて、レンズ１２０の光軸と半導体光学素子１４１の光軸とが一致するように位置決めされる。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method of joining the lens with lens barrel 110 and the substrate 140 to the conventional lens with lens barrel 110. As shown in FIG. 7, the lens 110 with a conventional lens barrel includes a lens barrel 130 and a lens 120, and the lens 120 is formed in an opening 132 provided on the upper portion of the lens barrel 130. Is retained. When the substrate 140 on which the semiconductor optical element 141 is mounted and the lens 110 with the lens barrel are bonded, the substrate 140 is positioned by the guide 152 and brought into contact with the lower electrode 151. Further, in the lens 110 with the lens barrel, the joint portion 135 provided at the lower end of the lens barrel 130 is pressed against the substrate 140 in a state where the outer peripheral surface of the lens barrel 130 is held by the cylindrical upper electrode 150. At this time, the outer peripheral surface of the lens 110 with the lens barrel is mechanically held by the upper electrode 150 using the optical axis reference surface, and is positioned so that the optical axis of the lens 120 and the optical axis of the semiconductor optical element 141 coincide with each other. .
そして、上部電極１５０と下部電極１５１との間に所定の電流を流すことにより接合部１３５と基板１４０とが溶接により接合される。これにより、鏡筒付きレンズ１１０と基板１４０とは気密に接合される。特許文献１には、鏡筒と基板との接合における気密封止の不具合を低減することが可能な光モジュールについて開示されている。 Then, by passing a predetermined current between the upper electrode 150 and the lower electrode 151, the joint portion 135 and the substrate 140 are joined by welding. Thereby, the lens 110 with a lens-barrel and the board | substrate 140 are joined airtightly. Patent Document 1 discloses an optical module that can reduce the problem of hermetic sealing in joining the lens barrel and the substrate.
鏡筒１３０の内部を気密構造とするために、鏡筒１３０と基板１４０との接合を気密状態とするとともに、レンズ１２０が鏡筒１３０に保持された部分についても気密にする必要がある。図８（ａ）には、鏡筒１３０とレンズ１２０とを一体成形する製造方法の断面図を、図８（ｂ）には、鏡筒１３０及び下金型１６２の部分拡大断面図を示す。 In order to make the inside of the lens barrel 130 have an airtight structure, it is necessary to make the joint between the lens barrel 130 and the substrate 140 in an airtight state and also to make the portion where the lens 120 is held by the lens barrel 130 airtight. FIG. 8A shows a cross-sectional view of a manufacturing method in which the lens barrel 130 and the lens 120 are integrally molded, and FIG. 8B shows a partially enlarged cross-sectional view of the lens barrel 130 and the lower mold 162.
図８（ａ）に示すように、鏡筒１３０は下金型１６２の嵌合部１６２ａに嵌合されて胴型１６０内にセットされる。そして、鏡筒１３０の開口部１３２に位置するようにレンズ素材が配置される。その後、レンズ素材が軟化点以上に加熱されて、下金型１６２と上金型１６１によってプレス成形される。このようにして、鏡筒１３０とレンズ１２０とが一体に成形される。また、鏡筒１３０は一般的に、レンズ１２０よりも熱膨張係数の大きい材料が用いられる。これにより、鏡筒１３０とレンズ１２０とをプレス成形する際の高温状態から常温に戻ったときに、鏡筒１３０によってレンズ１２０の外周面を締め付ける方向に力が加えられて、確実にレンズを固定するとともに、レンズ１２０と鏡筒１３０との気密状態を保つことが可能となる。特許文献２には、鏡筒とレンズとを一体に形成する金型について開示されている。 As shown in FIG. 8A, the lens barrel 130 is fitted into the fitting portion 162 a of the lower mold 162 and set in the barrel mold 160. Then, the lens material is disposed so as to be positioned in the opening 132 of the lens barrel 130. Thereafter, the lens material is heated to the softening point or higher and is press-molded by the lower mold 162 and the upper mold 161. In this way, the lens barrel 130 and the lens 120 are integrally formed. The lens barrel 130 is generally made of a material having a larger thermal expansion coefficient than the lens 120. As a result, when the lens barrel 130 and the lens 120 are pressed from the high temperature state to the room temperature, a force is applied in the direction of tightening the outer peripheral surface of the lens 120 by the lens barrel 130 to securely fix the lens. In addition, the lens 120 and the lens barrel 130 can be kept airtight. Patent Document 2 discloses a mold for integrally forming a lens barrel and a lens.
しかしながら、鏡筒１３０とレンズ１２０とを一体に形成する工程において、鏡筒１３０を下金型１６２にセットする際、または、成形後に取り外す際の不具合を防止するために、図８（ｂ）に示すように、外径Ｌ１と内径Ｌ２はＬ１＜Ｌ２の関係であり、外径Ｌ１と内径Ｌ２の間にはクリアランスがある。また、プレス成形時において、鏡筒１３０に加えられる圧力や鏡筒１３０の熱膨張による寸法変化による不具合を防止するために、下金型１６２と鏡筒１３０との間のクリアランスとして２０〜５０μｍ程度の大きさが必要となる。 However, in the step of integrally forming the lens barrel 130 and the lens 120, in order to prevent problems when the lens barrel 130 is set on the lower mold 162 or removed after molding, FIG. As shown, the outer diameter L1 and the inner diameter L2 have a relationship of L1 <L2, and there is a clearance between the outer diameter L1 and the inner diameter L2. Further, in order to prevent problems caused by dimensional changes due to pressure applied to the lens barrel 130 or thermal expansion of the lens barrel 130 during press molding, the clearance between the lower mold 162 and the lens barrel 130 is about 20 to 50 μm. The size of is required.
レンズ１２０の形状は上金型１６１及び下金型１６２によって精度良く形成されて、レンズ１２０の光軸は各金型に対して位置ずれなく形成される。これに対して、鏡筒１３０は、上金型１６１及び下金型１６２に対してクリアランス分だけ位置ずれした状態でレンズ１２０と一体成形される場合が発生する。すなわち、鏡筒１３０は、レンズ１２０の光軸に対して、２０〜５０μｍ程度の位置ずれを有して成形される。 The shape of the lens 120 is accurately formed by the upper mold 161 and the lower mold 162, and the optical axis of the lens 120 is formed without positional deviation with respect to each mold. On the other hand, there is a case where the lens barrel 130 is integrally formed with the lens 120 in a state where the lens barrel 130 is displaced from the upper mold 161 and the lower mold 162 by a clearance. That is, the lens barrel 130 is molded with a positional deviation of about 20 to 50 μm with respect to the optical axis of the lens 120.
このような鏡筒付きレンズ１１０を用いて、図７に示したように鏡筒１３０の外周面を光軸基準面として機械的に位置合わせして基板１４０と接合する場合、鏡筒１３０とレンズ１２０の光軸との位置ずれに起因して、レンズ１２０と半導体光学素子１４１との光軸ずれが発生する。また、鏡筒付きレンズ１１０と基板１４０とを接合した光モジュールを光通信装置に組み込んだときには、上述の光軸ずれによって、半導体光学素子１４１と外部の光ファイバやアイソレータとの光軸合わせが困難になり、結合効率が低下するという課題が生じる。 When using such a lens 110 with a lens barrel and mechanically aligning the outer peripheral surface of the lens barrel 130 as an optical axis reference surface and joining the substrate 140 as shown in FIG. Due to the positional deviation from the optical axis 120, the optical axis deviation between the lens 120 and the semiconductor optical element 141 occurs. In addition, when an optical module in which the lens with lens barrel 110 and the substrate 140 are joined is incorporated in an optical communication device, it is difficult to align the optical axis between the semiconductor optical element 141 and an external optical fiber or isolator due to the optical axis shift described above. Thus, there arises a problem that the coupling efficiency is lowered.
本発明は、上記課題を解決して、気密性を確保するとともに、光軸基準面と光軸との位置ずれを抑制することが可能な鏡筒付きレンズ及びこれを用いた光モジュールを提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, and provides a lens with a lens barrel capable of ensuring airtightness and suppressing positional deviation between the optical axis reference plane and the optical axis, and an optical module using the same. For the purpose.
本発明は、開口部を有する鏡筒と、前記鏡筒に保持されるレンズとを含む鏡筒付きレンズにおいて、前記レンズは、光学機能面であるレンズ面と前記レンズ面の光軸方向に対して直交する方向に延びる鍔部とを含み、前記鍔部は鏡筒の外周面よりも、前記光軸方向に直交する方向に突出しており、前記鍔部の前記光軸方向に直交する方向の端面が光軸基準面として形成されており、前記レンズは、前記鏡筒よりも熱膨張係数が小さい材料からなるとともに、前記レンズは前記鏡筒に成形固定されてなることを特徴とする。 The present invention provides a lens with a lens barrel that includes a lens barrel having an opening and a lens held by the lens barrel, wherein the lens is a lens surface that is an optical function surface and an optical axis direction of the lens surface. Extending from the outer periphery of the lens barrel in a direction orthogonal to the optical axis direction, and extending in a direction orthogonal to the optical axis direction of the flange portion. An end surface is formed as an optical axis reference surface, the lens is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the lens barrel, and the lens is molded and fixed to the lens barrel.
従来例の鏡筒付きレンズにおいて、鏡筒の外周面を光軸基準面とした場合には、金型の寸法精度による誤差と、鏡筒と金型とのクリアランスによる誤差が合計されて光軸基準面とレンズ面の光軸との位置ずれが発生していた。これに対し、本発明によれば、光軸基準面が鍔部の端面に形成されているため、光軸基準面とレンズ面の光軸との位置ずれは、レンズを成形する金型の寸法精度のみに依存して決定される。つまり、鏡筒と金型とのクリアランスによる誤差は、光軸基準面とレンズ面の光軸との位置ずれの要因から除外することができる。したがって、鍔部の端面に光軸基準面を形成することにより、光軸基準面と光軸との位置ずれを抑制することができる。 In the conventional lens with a lens barrel, when the outer peripheral surface of the lens barrel is the optical axis reference surface, the error due to the dimensional accuracy of the mold and the error due to the clearance between the lens barrel and the mold are summed up. A positional shift between the reference surface and the optical axis of the lens surface occurred. On the other hand, according to the present invention, since the optical axis reference surface is formed on the end surface of the collar portion, the positional deviation between the optical axis reference surface and the optical axis of the lens surface is the dimension of the mold for molding the lens. It depends only on accuracy. That is, the error due to the clearance between the lens barrel and the mold can be excluded from the cause of the positional deviation between the optical axis reference surface and the optical axis of the lens surface. Therefore, by forming the optical axis reference surface on the end surface of the collar portion, it is possible to suppress the positional deviation between the optical axis reference surface and the optical axis.
そして、鍔部は鏡筒の外周面よりも、光軸方向に直交する方向に突出しており、直交方向の端面が光軸基準面として形成されているため、鏡筒と金型とのクリアランスに起因して鏡筒とレンズとで位置ずれが生じた場合であっても、鏡筒の外周面に阻害されずに光軸基準面を機械的に保持することが可能となる。したがって、外部の半導体光学素子等の光軸とレンズ面の光軸とを位置合わせする際に、光軸基準面を基準として機械的に保持して位置合わせ可能であるため、容易な方法によって光軸ずれを抑制して位置合わせすることができる。 Since the flange protrudes in the direction orthogonal to the optical axis direction from the outer peripheral surface of the lens barrel, and the end surface in the orthogonal direction is formed as the optical axis reference surface, the clearance between the lens barrel and the mold is Therefore, even if a positional deviation occurs between the lens barrel and the lens, the optical axis reference surface can be mechanically held without being obstructed by the outer peripheral surface of the lens barrel. Therefore, when aligning the optical axis of an external semiconductor optical element or the like and the optical axis of the lens surface, it can be mechanically held and aligned with respect to the optical axis reference surface as a reference. The alignment can be performed while suppressing the axial deviation.
また、前記レンズは、前記鏡筒よりも熱膨張係数が小さい材料からなるとともに、前記レンズは前記鏡筒に成形固定されてなる。これにより、レンズは確実に保持されるとともに、レンズと鏡筒との間の気密構造を得ることができる。 The lens is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the lens barrel, and the lens is molded and fixed to the lens barrel. Thereby, the lens is securely held and an airtight structure between the lens and the lens barrel can be obtained.
したがって、本発明の鏡筒付きレンズによれば、気密性を確保するとともに、光軸基準面と光軸との位置ずれを抑制することが可能である。 Therefore, according to the lens with a lens barrel of the present invention, it is possible to ensure airtightness and to suppress a positional deviation between the optical axis reference plane and the optical axis.
本発明の鏡筒付きレンズにおいて、前記 鍔部が前記鏡筒の外周面の全周から前記光軸方向に直交する方向に突出して形成されてていることが好ましい。これによれば、鏡筒付きレンズと外部の半導体光学素子等とを位置合わせする際に、鏡筒付きレンズの光軸基準面を保持する部材の形状や、レンズ外周の保持する位置に依存せずに、容易に位置合わせすることが可能となる。 In the lens with a lens barrel according to the present invention, it is preferable that the flange portion is formed so as to protrude in a direction orthogonal to the optical axis direction from the entire circumference of the outer peripheral surface of the lens barrel. According to this, when aligning the lens with the lens barrel and the external semiconductor optical element, etc., it depends on the shape of the member that holds the optical axis reference plane of the lens with the lens barrel and the position held on the outer periphery of the lens. Without being necessary, it is possible to align easily.
本発明の鏡筒付きレンズは、前記鏡筒の開口部には、前記鏡筒の内側に向けて湾曲した湾曲部が形成されており、前記湾曲部は、前記光軸方向と同一方向に形成された上面と、前記上面とは反対側の下面と、前記光軸方向と直交する方向に形成され前記上面と下面に連接された側面とを含み、前記レンズは、前記上面と前記下面と前記側面とに当接するように前記鏡筒に保持されていることをが好適である。これによれば、鏡筒とレンズとの接合面積を大きくすることができるため、より確実に鏡筒内の気密性を得ることができる。 In the lens with a lens barrel of the present invention, a curved portion that is curved toward the inside of the lens barrel is formed in the opening of the lens barrel, and the curved portion is formed in the same direction as the optical axis direction. An upper surface, a lower surface opposite to the upper surface, and a side surface formed in a direction orthogonal to the optical axis direction and connected to the upper surface and the lower surface, and the lens includes the upper surface, the lower surface, and the It is preferable that the lens barrel is held in contact with the side surface. According to this, since the joint area between the lens barrel and the lens can be increased, the airtightness in the lens barrel can be obtained more reliably.
本発明の光モジュールは、上記のいずれかの鏡筒付きレンズと、半導体光学素子が搭載された基板とを有し、前記鏡筒には前記基板に接合するための接合部が形成されており、前記鏡筒付きレンズと前記基板とが、前記接合部で固定されていることを特徴とする。これによれば、外部の保持部材によって光軸基準面を保持して、鏡筒付きレンズと基板とを接合部で固定できる。したがって、鏡筒の位置ずれによる影響を受けることなく、半導体光学素子の光軸とレンズ面の光軸とを一致させることが可能であり、また、機械的な位置合わせ方法によって容易に接合することが可能である。さらに、光モジュールを光通信装置に組み込む際には、半導体光学素子と外部の光ファイバやアイソレータとの光軸合わせを確実に行うことができ、結合効率の低下を抑制することが可能となる。 An optical module of the present invention includes any one of the above lenses with a lens barrel and a substrate on which a semiconductor optical element is mounted, and the lens barrel has a bonding portion for bonding to the substrate. The lens with the lens barrel and the substrate are fixed at the joint. According to this, the optical axis reference plane can be held by the external holding member, and the lens with lens barrel and the substrate can be fixed at the joint portion. Therefore, it is possible to make the optical axis of the semiconductor optical element coincide with the optical axis of the lens surface without being affected by the displacement of the lens barrel, and it can be easily joined by a mechanical alignment method. Is possible. Furthermore, when the optical module is incorporated into the optical communication device, the optical axis alignment between the semiconductor optical element and the external optical fiber or isolator can be performed reliably, and the reduction in coupling efficiency can be suppressed.
本発明の鏡筒付きレンズ及びこれを用いた光モジュールによれば、気密性を確保するとともに、光軸基準面と光軸との位置ずれを抑制することが可能である。 According to the lens with a lens barrel and the optical module using the same according to the present invention, it is possible to ensure airtightness and to suppress the positional deviation between the optical axis reference plane and the optical axis.
本発明の実施形態における鏡筒付きレンズについて、図面に沿って説明する。なお、各図面の寸法比率は、説明のために適宜変更して示している。 A lens with a lens barrel according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the dimension ratio of each drawing is changed and shown as appropriate for explanation.
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における鏡筒付きレンズ１０の断面図である。なお、本明細書の各断面図は、レンズ面の光軸２５を含む平面で切断したときの断面図を示す。図１に示すように、鏡筒付きレンズ１０は、筒状の鏡筒３０と、鏡筒３０に保持されるレンズ２０とを有し構成されている。レンズ面の光軸２５方向において、鏡筒３０の上部及び下部には開口部３２、３３が形成されている。そして、外部の基板と接合するための接合部３５が、鏡筒３０の下端において外周面から外方に延出して形成されている。また、鏡筒３０の開口部３２には、鏡筒３０の内側に向けて湾曲した湾曲部３４が形成されている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a lens 10 with a lens barrel in the first embodiment of the present invention. In addition, each sectional drawing of this specification shows sectional drawing when it cut | disconnects by the plane containing the optical axis 25 of a lens surface. As shown in FIG. 1, the lens with a lens barrel 10 includes a cylindrical lens barrel 30 and a lens 20 held by the lens barrel 30. Openings 32 and 33 are formed in the upper and lower portions of the lens barrel 30 in the direction of the optical axis 25 of the lens surface. A joining portion 35 for joining to an external substrate is formed to extend outward from the outer peripheral surface at the lower end of the lens barrel 30. In addition, a curved portion 34 that is curved toward the inside of the lens barrel 30 is formed in the opening 32 of the lens barrel 30.
図１に示すように、レンズ２０は、湾曲部側面３４ａにおいて光軸２５方向と直交する方向に保持されている。レンズ２０は、鏡筒３０よりも熱膨張係数が小さい材料からなるとともに、レンズ２０は鏡筒３０に成形固定されている。鏡筒３０はフェライト系のステンレス鋼などにより、またレンズ２０は酸化鉛系ガラス材料などの光学ガラス材料によって形成される。鏡筒３０とレンズ２０との熱膨張係数の差によって、湾曲部側面３４ａにおいて、レンズ２０は鏡筒３０によって締め付けられる方向に力が加えられる。これにより、レンズ２０は確実に保持されるとともに、レンズ２０と鏡筒３０との間の気密構造を得ることができる。さらに、湾曲部３４は、光軸２５方向と同一方向に形成された上面と、上面とは反対側の下面と、光軸２５方向と直交する方向に形成され上面と下面に連接された側面３４ａとを含み、レンズ２０は、上面と下面と側面３４ａとに当接するように鏡筒３０に保持されている。つまり、レンズ２０は、湾曲部３４の上下面を挟むように形成されている。これによれば、鏡筒３０とレンズ２０との接合面積を大きくすることができるため、より確実に鏡筒３０内の気密性を得ることができる。 As shown in FIG. 1, the lens 20 is held in a direction orthogonal to the direction of the optical axis 25 on the curved portion side surface 34a. The lens 20 is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the lens barrel 30, and the lens 20 is molded and fixed to the lens barrel 30. The lens barrel 30 is made of ferritic stainless steel and the lens 20 is made of an optical glass material such as a lead oxide glass material. Due to the difference in thermal expansion coefficient between the lens barrel 30 and the lens 20, a force is applied to the lens 20 in the direction in which the lens 20 is tightened by the lens barrel 30 on the curved portion side surface 34 a. Thereby, the lens 20 is securely held and an airtight structure between the lens 20 and the lens barrel 30 can be obtained. Further, the curved portion 34 includes an upper surface formed in the same direction as the optical axis 25 direction, a lower surface opposite to the upper surface, and a side surface 34a formed in a direction orthogonal to the optical axis 25 direction and connected to the upper surface and the lower surface. The lens 20 is held by the lens barrel 30 so as to contact the upper surface, the lower surface, and the side surface 34a. That is, the lens 20 is formed so as to sandwich the upper and lower surfaces of the curved portion 34. According to this, since the joining area of the lens barrel 30 and the lens 20 can be increased, the airtightness in the lens barrel 30 can be obtained more reliably.
レンズ２０の上面には、光軸２５の方向から見て開口部３２と重なる位置に第１のレンズ面２１が形成されており、レンズ２０の下面には同様に第２のレンズ面２２が形成されている。第１のレンズ面２１及び第２のレンズ面２２は、入射した光を、コリメート光にする、あるいは、外部の光ファイバ（図示しない）の端面に集光させる機能を有する。 A first lens surface 21 is formed on the upper surface of the lens 20 at a position overlapping the opening 32 when viewed from the direction of the optical axis 25, and a second lens surface 22 is similarly formed on the lower surface of the lens 20. Has been. The first lens surface 21 and the second lens surface 22 have a function of converting incident light into collimated light or condensing it on an end surface of an external optical fiber (not shown).
レンズ２０において、第１のレンズ面２１の周囲には、光軸２５方向に対して直交する方向に延びる鍔部２４が形成されている。そして、図１に示すように、鍔部２４は鏡筒３０の外周面よりも光軸２５方向と直交する方向に突出して形成されており、鍔部２４の光軸２５と直交する方向の端面が光軸基準面２３として形成されている。鍔部２４の突出する大きさは、適宜設定することが可能であり、例えば５０μｍ〜１ｍｍ程度が好ましい。 In the lens 20, a flange 24 extending in a direction orthogonal to the direction of the optical axis 25 is formed around the first lens surface 21. As shown in FIG. 1, the flange portion 24 is formed so as to protrude from the outer peripheral surface of the lens barrel 30 in a direction orthogonal to the optical axis 25 direction, and the end surface of the flange portion 24 in the direction orthogonal to the optical axis 25. Is formed as the optical axis reference surface 23. The protruding size of the flange 24 can be set as appropriate, and is preferably about 50 μm to 1 mm, for example.
このように、光軸基準面２３が鍔部２４の光軸２５と直交する方向の端面に形成されているため、光軸基準面２３と光軸２５との位置ずれは、レンズ２０を成形する金型の寸法精度のみに依存して決定される。このため、図８に示すような、鏡筒付きレンズ１１０の製造工程時において、鏡筒１３０の熱膨張係数を考慮して設けられた鏡筒１３０と下金型１６２とのクリアランスによる位置ずれは、光軸基準面２３と光軸２５との位置ずれの要因から除外できる。従って、鍔部２４の光軸２５と直交する方向の端面に光軸基準面２３を形成することにより、図７に示す従来の鏡筒付きレンズ１１０に比べて、光軸基準面２３と光軸２５との位置ずれを抑制することができる。 As described above, since the optical axis reference surface 23 is formed on the end surface of the flange 24 in the direction orthogonal to the optical axis 25, the positional deviation between the optical axis reference surface 23 and the optical axis 25 forms the lens 20. It depends on only the dimensional accuracy of the mold. For this reason, during the manufacturing process of the lens with lens barrel 110 as shown in FIG. 8, there is no displacement due to the clearance between the lens barrel 130 provided in consideration of the thermal expansion coefficient of the lens barrel 130 and the lower mold 162. The optical axis reference plane 23 and the optical axis 25 can be excluded from the cause of the positional deviation. Therefore, the optical axis reference surface 23 and the optical axis are formed by forming the optical axis reference surface 23 on the end surface of the collar portion 24 in the direction orthogonal to the optical axis 25 as compared with the conventional lens 110 with a lens barrel shown in FIG. The positional deviation with respect to 25 can be suppressed.
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、本実施形態の鏡筒付きレンズ１０の製造方法を示す工程図である。図２（ａ）の工程では、まず、プレス成形装置内に鏡筒３０を設置する。鏡筒３０には、あらかじめフェライト系ステンレス鋼を切削加工して形成されたものが用いられる。図２（ａ）に示すように、胴型６０の内部において、下金型６２の嵌合部６２ａに鏡筒３０を設置する。嵌合部６２ａの外径と、鏡筒３０の内径との間には、設置する際、または成形後の取り外しの際の不具合を防止するために、所定のクリアランスが設けられている。本実施形態においては、鏡筒３０として熱膨張係数がレンズ２０よりも大きい材料が用いられており、プレス成形時において加えられる熱に起因する寸法変化及び、プレス成形時に加えられる圧力による不具合の発生を防止するため、２０μｍ〜５０μｍ程度のクリアランスが設けられている。 FIG. 2A to FIG. 2D are process diagrams showing a method for manufacturing the lens with a lens barrel 10 of the present embodiment. In the process of FIG. 2A, first, the lens barrel 30 is installed in the press molding apparatus. The lens barrel 30 is formed by cutting ferritic stainless steel in advance. As shown in FIG. 2A, the lens barrel 30 is installed in the fitting portion 62 a of the lower mold 62 inside the body mold 60. A predetermined clearance is provided between the outer diameter of the fitting portion 62a and the inner diameter of the lens barrel 30 in order to prevent problems during installation or removal after molding. In the present embodiment, a material having a larger thermal expansion coefficient than that of the lens 20 is used as the lens barrel 30, and dimensional changes due to heat applied during press molding and occurrence of problems due to pressure applied during press molding. In order to prevent this, a clearance of about 20 μm to 50 μm is provided.
図２（ｂ）に示す工程では、下金型６２の上部に酸化鉛系ガラス材料などのレンズ素材６５を載置する。レンズ素材６５は鏡筒３０の開口部３２から挿入可能である。そして、胴型６０の外側に配置されたヒータ（図示しない）により、レンズ素材６５の軟化点以上まで加熱する。 In the step shown in FIG. 2B, a lens material 65 such as a lead oxide glass material is placed on the upper part of the lower mold 62. The lens material 65 can be inserted from the opening 32 of the lens barrel 30. Then, the lens material 65 is heated to the softening point or higher by a heater (not shown) arranged outside the body mold 60.
次に、図２（ｃ）の工程で、レンズ素材６５をプレス加工してレンズ２０を成形する。上金型６１及び下金型６２は、胴型６０の内部を上下に摺動可能となっている。また、上金型６１の下面には、第１のレンズ面２１の転写面が形成されており、嵌合部６２ａの上面には、第２のレンズ面２２の転写面が形成されている。上金型６１と下金型６２とで、プレス成形することで所定の形状にレンズ２０を成形することができる。また、鏡筒３０と胴型６０との間には入れ子６３が挿入されており、入れ子６３の上部で鍔部２４の光軸２５と直交する方向の端面形状が転写される。これにより、光軸基準面２３についても同時にプレス成形される。なお、図２に示す製造方法では、入れ子６３を用いているが、上金型６１の下部に鍔部２４の端面形状の転写面を設けて、光軸基準面２３を形成することもできる。 Next, in the process of FIG. 2C, the lens material 65 is pressed to form the lens 20. The upper mold 61 and the lower mold 62 can slide up and down in the body mold 60. A transfer surface of the first lens surface 21 is formed on the lower surface of the upper mold 61, and a transfer surface of the second lens surface 22 is formed on the upper surface of the fitting portion 62a. The lens 20 can be molded into a predetermined shape by press molding with the upper mold 61 and the lower mold 62. Further, a insert 63 is inserted between the lens barrel 30 and the body mold 60, and an end face shape in a direction perpendicular to the optical axis 25 of the collar portion 24 is transferred at the top of the insert 63. Thereby, the optical axis reference surface 23 is simultaneously press-molded. In the manufacturing method shown in FIG. 2, the insert 63 is used. However, the optical axis reference surface 23 can be formed by providing an end surface-shaped transfer surface of the flange 24 at the lower portion of the upper mold 61.
そして、図２（ｄ）の工程において、レンズ２０及び鏡筒３０を冷却して、鏡筒付きレンズ１０を得ることができる。以上のような工程により、鏡筒付きレンズ１０を形成することにより、鍔部２４の端面に光軸基準面２３を形成することができる。 2D, the lens 20 and the lens barrel 30 can be cooled to obtain the lens 10 with the lens barrel. The optical axis reference surface 23 can be formed on the end surface of the collar portion 24 by forming the lens 10 with the lens barrel through the steps as described above.
図７及び図８に示した従来例の鏡筒付きレンズ１１０においては、鏡筒１３０の外周面が光軸基準面１２３として形成されているため、金型自体の寸法精度による誤差と、鏡筒１３０と下金型１６２とのクリアランスによる位置ずれとが合計されて、光軸基準面１２３と光軸１２５との位置ずれが発生していた。これに対して、本実施形態の鏡筒付きレンズ１０においては、光軸基準面２３と光軸２５との位置ずれは、上金型６１、下金型６２、及び入れ子６３の寸法精度のみに依存して決定される。そのため、鏡筒３０と嵌合部６２ａとのクリアランスによる位置ずれは、光軸基準面２３と光軸２５との位置ずれの要因から除外することができる。したがって、本実施形態の鏡筒付きレンズ１０においては、鍔部２４の端面に光軸基準面２３を形成することにより、光軸基準面２３と光軸２５との位置ずれを抑制することができる。 In the conventional lens with lens barrel 110 shown in FIGS. 7 and 8, since the outer peripheral surface of the lens barrel 130 is formed as the optical axis reference surface 123, errors due to the dimensional accuracy of the mold itself, and the lens barrel The positional deviation due to the clearance between 130 and the lower mold 162 is added up, and the positional deviation between the optical axis reference surface 123 and the optical axis 125 occurs. On the other hand, in the lens with a lens barrel 10 of this embodiment, the positional deviation between the optical axis reference surface 23 and the optical axis 25 is limited only to the dimensional accuracy of the upper mold 61, the lower mold 62, and the insert 63. To be determined. Therefore, the displacement due to the clearance between the lens barrel 30 and the fitting portion 62a can be excluded from the cause of the displacement between the optical axis reference surface 23 and the optical axis 25. Therefore, in the lens with a lens barrel 10 of the present embodiment, by forming the optical axis reference surface 23 on the end face of the flange 24, it is possible to suppress the positional deviation between the optical axis reference surface 23 and the optical axis 25. .
図３は、鏡筒付きレンズ１０を基板４０と接合する方法を示す断面図である。また、図４には、本実施形態の鏡筒付きレンズ１０を用いた光モジュール１５の断面図を示す。図３及び図４に示すように、本実施形態の鏡筒付きレンズ１０は、半導体光学素子４１が搭載された基板４０と接合されて光モジュール１５として使用される。半導体光学素子４１として、半導体レーザ等の発光素子や、フォトダイオードなどの受光素子を用いることができる。 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of joining the lens with lens barrel 10 to the substrate 40. FIG. 4 shows a cross-sectional view of an optical module 15 using the lens with a lens barrel 10 of the present embodiment. As shown in FIGS. 3 and 4, the lens with a lens barrel 10 of the present embodiment is used as an optical module 15 by being bonded to a substrate 40 on which a semiconductor optical element 41 is mounted. As the semiconductor optical element 41, a light emitting element such as a semiconductor laser or a light receiving element such as a photodiode can be used.
鏡筒付きレンズ１０と基板４０との接合において、鏡筒３０の内部の気密性を確保するために溶接接合が行われる。溶接接合の際には、図３に示すように、基板４０が下部電極５１の上に取り付けられる。基板４０は、その側面の周囲をガイド５２によって位置決めして固定されて、基板４０の下面の周縁部が下部電極５１と接触するように取り付けられる。 In the joining of the lens with lens barrel 10 and the substrate 40, welding joining is performed in order to ensure the airtightness inside the lens barrel 30. At the time of welding joining, as shown in FIG. 3, the substrate 40 is attached on the lower electrode 51. The substrate 40 is fixed so that the periphery of the side surface thereof is positioned and fixed by the guide 52, and the peripheral portion of the lower surface of the substrate 40 is in contact with the lower electrode 51.
そして、鏡筒付きレンズ１０は、上部電極５０によって、側方の周囲を固定される。本実施形態の鏡筒付きレンズ１０においては、鍔部２４は鏡筒３０の外周面よりも光軸２５方向と直交する方向に突出して形成されており、鏡筒３０の外周面は、光軸２５方向と直交する方向において、光軸基準面２３よりも内方に位置して形成されている。よって、上部電極５０によって鏡筒３０の外周面が保持されることなく、レンズ２０の光軸基準面２３が保持される。また、図２に示した製造工程において、鏡筒３０とレンズ２０とが位置ずれして一体成形された場合であっても、鏡筒３０の外周面に阻害されずに光軸基準面２３が上部電極５０により機械的に保持される。 The lens 10 with the lens barrel is fixed around the side by the upper electrode 50. In the lens with lens barrel 10 of the present embodiment, the collar portion 24 is formed so as to protrude in a direction perpendicular to the direction of the optical axis 25 from the outer peripheral surface of the lens barrel 30, and the outer peripheral surface of the lens barrel 30 has an optical axis. In a direction orthogonal to the 25 direction, it is formed inward of the optical axis reference surface 23. Therefore, the optical axis reference surface 23 of the lens 20 is held without holding the outer peripheral surface of the lens barrel 30 by the upper electrode 50. In the manufacturing process shown in FIG. 2, even when the lens barrel 30 and the lens 20 are integrally formed with their positions shifted, the optical axis reference surface 23 is not obstructed by the outer peripheral surface of the lens barrel 30. It is mechanically held by the upper electrode 50.
上部電極５０は、あらかじめガイド５２及び下部電極５１と位置決めされて上下に移動可能になっている。そして、溶接接合は不活性ガス雰囲気中で行われ、図３に示すように、上部電極５０は光軸基準面２３を保持するとともに、鏡筒３０の接合部３５の上面を押圧して、接合部３５を基板４０に接触させる。この状態で上部電極５０と下部電極５１との間に電流を流すことにより、接合部３５の下面に設けられた環状突起３７に電流が集中して、ジュール熱が発生して環状突起３７が溶融する。これにより、鏡筒付きレンズ１０と基板４０とを気密に封止した状態で溶接接合できる。このように、溶接接合により形成された光モジュール１５を図４に示す。 The upper electrode 50 is positioned in advance with the guide 52 and the lower electrode 51 and can move up and down. And welding joining is performed in inert gas atmosphere, and as shown in FIG. 3, while the upper electrode 50 hold | maintains the optical-axis reference surface 23, the upper surface of the junction part 35 of the lens-barrel 30 is pressed, and joining is carried out. The part 35 is brought into contact with the substrate 40. In this state, by passing a current between the upper electrode 50 and the lower electrode 51, the current concentrates on the annular protrusion 37 provided on the lower surface of the joint portion 35, generating Joule heat and melting the annular protrusion 37. To do. Thereby, the lens 10 with a lens-barrel and the board | substrate 40 can be weld-joined in the state sealed airtightly. Thus, the optical module 15 formed by welding joining is shown in FIG.
本実施形態の鏡筒付きレンズ１０においては、鍔部２４は鏡筒３０の外周面よりも、光軸２５方向に直交する方向に突出しており、直交方向の端面が光軸基準面２３として形成されている。これにより、鏡筒３０の外周面に阻害されずに、上部電極５０によって光軸基準面２３が機械的に保持される。したがって、機械的な位置合わせ方法によって、半導体光学素子４１の光軸４５と第１のレンズ面２１の光軸２５とを一致させて、鏡筒付きレンズ１０と基板４０とを接合することが可能である。 In the lens with lens barrel 10 of the present embodiment, the flange portion 24 protrudes in a direction orthogonal to the optical axis 25 direction from the outer peripheral surface of the lens barrel 30, and an end surface in the orthogonal direction is formed as the optical axis reference surface 23. Has been. Thereby, the optical axis reference surface 23 is mechanically held by the upper electrode 50 without being obstructed by the outer peripheral surface of the lens barrel 30. Therefore, the optical axis 45 of the semiconductor optical element 41 and the optical axis 25 of the first lens surface 21 can be made to coincide with each other by a mechanical alignment method so that the lens 10 with the lens barrel and the substrate 40 can be joined. It is.
また、本実施形態のレンズ２０において、第１のレンズ面２１と第１のレンズ面２１の光軸２５に直交する方向に延びる鍔部２４とを含み形成されている。このため、第１のレンズ面２１の機能に影響を及ぼさずに、鍔部２４が十分な強度を有するように形状を設計できる。したがって、光軸基準面２３を機械的に保持した場合に、レンズに加えられる応力が鍔部２４によって緩和されて、第１のレンズ面２１に不具合が生じることを抑制できる。 Further, the lens 20 of the present embodiment is formed to include a first lens surface 21 and a flange portion 24 extending in a direction perpendicular to the optical axis 25 of the first lens surface 21. For this reason, the shape can be designed so that the collar portion 24 has sufficient strength without affecting the function of the first lens surface 21. Therefore, when the optical axis reference surface 23 is mechanically held, it is possible to suppress the stress applied to the lens from being relaxed by the flange portion 24 and causing a problem on the first lens surface 21.
さらに、鍔部２４が鏡筒３０の外周面の全周から光軸２５方向に直交する方向に突出して形成されていることが好ましい。これによれば、光軸基準面２３を保持する上部電極５０の形状や、光軸基準面２３の外周方向の保持する位置によらず、確実に光軸ずれを防止することが可能である。 Furthermore, it is preferable that the collar portion 24 is formed so as to protrude in the direction orthogonal to the optical axis 25 direction from the entire circumference of the outer peripheral surface of the lens barrel 30. According to this, it is possible to reliably prevent the optical axis shift regardless of the shape of the upper electrode 50 that holds the optical axis reference surface 23 and the position of the optical axis reference surface 23 that is held in the outer peripheral direction.
本実施形態の鏡筒付きレンズ１０においては、光軸基準面２３と光軸２５との位置ずれが抑制されているため、光軸基準面２３を基準として機械的に位置合わせして光モジュール１５を形成した場合においても、図４に示すように、第１のレンズ面２１の光軸２５と半導体光学素子４１の光軸４５とを一致させて接合することができる。また、光モジュール１５を光通信装置として組み込んだときには、半導体光学素子４１と外部の光ファイバやアイソレータとの光軸合わせを確実に行うことができ、結合効率の低下を抑制することが可能となる。 In the lens with lens barrel 10 of the present embodiment, since the positional deviation between the optical axis reference surface 23 and the optical axis 25 is suppressed, the optical module 15 is mechanically aligned with the optical axis reference surface 23 as a reference. 4 can also be joined by aligning the optical axis 25 of the first lens surface 21 with the optical axis 45 of the semiconductor optical element 41, as shown in FIG. Further, when the optical module 15 is incorporated as an optical communication device, the optical axis alignment between the semiconductor optical element 41 and an external optical fiber or isolator can be reliably performed, and a decrease in coupling efficiency can be suppressed. .
第１のレンズ面２１の光軸２５と半導体光学素子４１の光軸４５とを一致させて接合する方法として、図３に示すような方法の他に、第１のレンズ面２１の光軸２５と直交する面内において基板４０を移動させて、実際に光の結合効率を測定しながら位置合わせする、いわゆるアクティブアライメント法が知られている。しかし、この方法では、個々の光モジュールごとに結合効率を測定しなければならず、接合するために３０秒から２分程度の時間を要し、製造コストの増大につながる。本実施形態の鏡筒付きレンズ１０を用いた光モジュール１５においては、光軸基準面２３を保持して機械的に位置合わせする、いわゆるパッシブアライメント法であっても、光軸の位置合わせを精度良く、かつ簡便に行うことが可能である。また、その接合の際には４〜５秒程度で接合可能であり、製造コストの低減につながる。 As a method of joining the optical axis 25 of the first lens surface 21 and the optical axis 45 of the semiconductor optical element 41 so as to coincide with each other, in addition to the method shown in FIG. 3, the optical axis 25 of the first lens surface 21 is used. A so-called active alignment method is known in which the substrate 40 is moved in a plane perpendicular to the surface, and alignment is performed while actually measuring the light coupling efficiency. However, in this method, the coupling efficiency must be measured for each individual optical module, and it takes about 30 seconds to 2 minutes to join, leading to an increase in manufacturing cost. In the optical module 15 using the lens with a lens barrel 10 according to the present embodiment, the alignment of the optical axis is accurate even in the so-called passive alignment method in which the optical axis reference plane 23 is held and mechanically aligned. It can be carried out well and simply. Moreover, in the case of the joining, it can join in about 4 to 5 seconds, and it leads to the reduction of manufacturing cost.
また、本実施形態の鏡筒付きレンズ１０によれば、鏡筒付きレンズ１０と基板４０との接合の際に、上部電極５０は光軸基準面２３を保持して位置合わせ可能である。そのため、鏡筒３０の外周面において、光軸２５と直交する方向に不要な圧力が加えられることがなく、接合部３５の全周に亘って均一に基板４０側に加圧して、確実に溶接接合することができる。これにより、鏡筒３０内部の気密性を確保することができる。 Further, according to the lens with lens barrel 10 of the present embodiment, the upper electrode 50 can be positioned while holding the optical axis reference plane 23 when the lens with lens barrel 10 and the substrate 40 are joined. Therefore, unnecessary pressure is not applied in the direction orthogonal to the optical axis 25 on the outer peripheral surface of the lens barrel 30, and the pressure is uniformly applied to the substrate 40 side over the entire circumference of the joint portion 35, so that welding is reliably performed. Can be joined. Thereby, the airtightness inside the lens barrel 30 can be ensured.
図５には、本実施形態の変形例における鏡筒付きレンズ１１の断面図を示す。図１に示す鏡筒付きレンズ１０と同様の部材には、同じ符号を付して示している。 FIG. 5 shows a cross-sectional view of the lens with lens barrel 11 in a modification of the present embodiment. The same members as those of the lens with lens barrel 10 shown in FIG.
第１の変形例の鏡筒付きレンズ１１においては、鏡筒３０の上部において湾曲部３４が形成されていない点が、図１に示す鏡筒付きレンズ１０と異なっている。本変形例において、レンズ２０は、鏡筒３０の開口部３２の内周面３２ａにおいて光軸２５と直交する方向に保持されている。そして、鏡筒３０とレンズ２０との熱膨張係数の差によって、レンズ２０の外周面を締め付ける方向に力が加えられて、レンズ２０が確実に保持されるとともに、鏡筒３０の内部の気密性を確保することが可能である。 The lens 11 with the lens barrel of the first modification is different from the lens 10 with the lens barrel shown in FIG. 1 in that the curved portion 34 is not formed in the upper part of the lens barrel 30. In this modification, the lens 20 is held in a direction orthogonal to the optical axis 25 on the inner peripheral surface 32 a of the opening 32 of the lens barrel 30. Then, due to the difference in coefficient of thermal expansion between the lens barrel 30 and the lens 20, a force is applied in a direction in which the outer peripheral surface of the lens 20 is tightened, so that the lens 20 is securely held and the airtightness inside the lens barrel 30 is increased. Can be secured.
また、本変形例においては、レンズ２０を保持する湾曲部３４が設けられていないため、レンズ２０の第１のレンズ面２１の周囲に形成された鍔部２４の面積を小さくすることが可能であり、鏡筒付きレンズ１１の小型化が可能である。 In the present modification, since the curved portion 34 that holds the lens 20 is not provided, the area of the flange portion 24 formed around the first lens surface 21 of the lens 20 can be reduced. Yes, the lens 11 with the lens barrel can be downsized.
本変形例の鏡筒付きレンズ１１においても、鍔部２４は鏡筒３０の外周面よりも、光軸２５方向に直交する方向に突出しており、光軸基準面２３は鍔部２４の光軸２５と直交する方向の端面に形成されている。 Also in the lens with a lens barrel 11 of the present modified example, the collar portion 24 protrudes in a direction orthogonal to the optical axis 25 direction from the outer peripheral surface of the lens barrel 30, and the optical axis reference surface 23 is the optical axis of the collar portion 24. It is formed on the end face in the direction orthogonal to 25.
鏡筒付きレンズ１１は、図２に示した製造工程と同様の工程により製造することが可能である。したがって、光軸基準面２３と光軸２５との位置ずれは、レンズ２０を成形する金型の寸法精度のみに依存して決定される。そして、鏡筒３０の熱膨張係数を考慮して設けられる鏡筒３０と下金型６２とのクリアランスによる位置ずれは、光軸基準面２３と光軸２５との位置ずれの要因から除外することができる。したがって、鍔部２４の端面に光軸基準面２３を形成することにより、光軸基準面２３と光軸２５との位置ずれを抑制することができる。 The lens with a lens barrel 11 can be manufactured by a process similar to the manufacturing process shown in FIG. Accordingly, the positional deviation between the optical axis reference surface 23 and the optical axis 25 is determined depending only on the dimensional accuracy of the mold for molding the lens 20. Then, the positional deviation due to the clearance between the lens barrel 30 and the lower mold 62 provided in consideration of the thermal expansion coefficient of the lens barrel 30 is excluded from the factors of the positional deviation between the optical axis reference surface 23 and the optical axis 25. Can do. Therefore, by forming the optical axis reference surface 23 on the end face of the flange 24, it is possible to suppress the positional deviation between the optical axis reference surface 23 and the optical axis 25.
また、鏡筒付きレンズ１１を用いて光モジュール１５とする場合には、図３に示すような機械的な位置合わせ方法により、鏡筒付きレンズ１１と基板４０とを溶接接合することができる。金型のクリアランスによって鏡筒３０とレンズ２０とで位置ずれが生じた場合であっても、鏡筒３０の外周面に阻害されずに光軸基準面２３を機械的に保持して、位置合わせ可能となる。したがって、光軸基準面２３を基準として機械的な位置合わせ方法によって、外部の半導体光学素子４１の光軸４５と第１のレンズ面２１の光軸２５とを一致させて接合させることができる。 Further, when the lens 11 with the lens barrel is used as the optical module 15, the lens 11 with the lens barrel and the substrate 40 can be welded and joined by a mechanical alignment method as shown in FIG. Even if the lens barrel 30 and the lens 20 are displaced due to the clearance of the mold, the optical axis reference surface 23 is mechanically held without being obstructed by the outer peripheral surface of the lens barrel 30, and alignment is performed. It becomes possible. Therefore, the optical axis 45 of the external semiconductor optical element 41 and the optical axis 25 of the first lens surface 21 can be matched and joined by a mechanical alignment method using the optical axis reference surface 23 as a reference.
＜第２の実施形態＞
図６は、第２の実施形態における鏡筒付きレンズ１２の断面図である。本実施形態において、鏡筒３０の外周面に、内部と外部とを貫通する孔部３０ａを形成している。そして、レンズ２０の鍔部２４は、孔部３０ａを通して鏡筒３０の外周面よりも光軸２５方向と直交する方向に突出して形成される。本実施形態においても、鍔部２４の光軸２５と直交する方向の端面が光軸基準面２３として形成されている。したがって、本実施形態の鏡筒付きレンズ１２においても、光軸基準面２３と光軸２５との位置ずれを抑制することができる 。
<Second Embodiment>
FIG. 6 is a cross-sectional view of the lens with lens barrel 12 in the second embodiment. In the present embodiment, a hole 30 a penetrating the inside and the outside is formed on the outer peripheral surface of the lens barrel 30. The flange portion 24 of the lens 20 is formed so as to protrude through the hole 30a in a direction orthogonal to the direction of the optical axis 25 from the outer peripheral surface of the lens barrel 30. Also in the present embodiment, the end surface of the flange portion 24 in the direction orthogonal to the optical axis 25 is formed as the optical axis reference surface 23. Therefore, also in the lens 12 with a lens barrel of the present embodiment, it is possible to suppress the positional deviation between the optical axis reference surface 23 and the optical axis 25.
また、本実施形態においても、レンズ２０は、鏡筒３０よりも熱膨張係数が小さい材料からなるとともに、レンズ２０は鏡筒３０に成型固定されてなる。そして、図６に示すように、鍔部２４の上方に位置する鏡筒３０の内周面３２ａにおいて、光軸２５方向と直交する方向にレンズ２０が保持されている。よって、レンズ２０は鏡筒３０によって締め付けられる方向に力が加えられ、これにより、レンズ２０は確実に保持されるとともに、レンズ２０と鏡筒３０との間の気密構造を得ることができる。 Also in this embodiment, the lens 20 is made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the lens barrel 30, and the lens 20 is molded and fixed to the lens barrel 30. As shown in FIG. 6, the lens 20 is held in a direction orthogonal to the direction of the optical axis 25 on the inner peripheral surface 32 a of the lens barrel 30 located above the collar portion 24. Therefore, a force is applied to the lens 20 in a direction in which the lens 20 is tightened by the lens barrel 30, whereby the lens 20 is securely held and an airtight structure between the lens 20 and the lens barrel 30 can be obtained.
レンズ２０の鍔部２４は、孔部３０ａの内周面３０ｂに当接して形成されているので、従来の鏡筒付きレンズ１１０に比べて、レンズ２０と鏡筒３０との接合面積を大きくすることができ、気密性を向上させることができる。また、レンズ２０は、鏡筒３０よりも熱膨張係数が小さい材料から構成されているため、レンズ２０は鏡筒３０の孔部３０ａの内周面３０ｂにおいて締め付けられる方向に力が加えられる。したがって、レンズ２０はより確実に保持されるとともに、レンズ２０と鏡筒３０との間の気密構造を得ることができる。 Since the flange portion 24 of the lens 20 is formed in contact with the inner peripheral surface 30b of the hole 30a, the joining area between the lens 20 and the lens barrel 30 is increased as compared with the conventional lens 110 with a lens barrel. And airtightness can be improved. Further, since the lens 20 is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than that of the lens barrel 30, a force is applied to the lens 20 in a direction in which the lens 20 is tightened on the inner peripheral surface 30 b of the hole 30 a of the lens barrel 30. Therefore, the lens 20 can be held more reliably and an airtight structure between the lens 20 and the lens barrel 30 can be obtained.
したがって、第２の実施形態に示す鏡筒付きレンズ１２においても、気密性を確保するとともに、光軸基準面と光軸との位置ずれを抑制することが可能である。 Therefore, also in the lens with a lens barrel 12 shown in the second embodiment, it is possible to ensure airtightness and to suppress the positional deviation between the optical axis reference plane and the optical axis.
１０、１１、１２ 鏡筒付きレンズ
１５ 光モジュール
２０ レンズ
２１ 第１のレンズ面
２２ 第２のレンズ面
２３ 光軸基準面
２４ 鍔部
２５ 光軸
３０ 鏡筒
３０ａ 孔部
３０ｂ 内周面
３２、３３ 開口部
３２ａ 内周面
３４ 湾曲部
３４ａ 湾曲部側面
３５ 接合部
４０ 基板
４１ 半導体光学素子
５０ 上部電極
５１ 下部電極
５２ ガイド
６１ 上金型
６２ 下金型
６２ａ 嵌合部
10, 11, 12 Lens with lens barrel 15 Optical module 20 Lens 21 First lens surface 22 Second lens surface 23 Optical axis reference surface 24 Hook portion 25 Optical axis 30 Lens barrel 30a Hole 30b Inner peripheral surface 32, 33 Opening portion 32a Inner peripheral surface 34 Bending portion 34a Bending portion side surface 35 Bonding portion 40 Substrate 41 Semiconductor optical element 50 Upper electrode 51 Lower electrode 52 Guide 61 Upper die 62 Lower die 62a Fitting portion
Claims (4)
前記レンズは、光学機能面であるレンズ面と前記レンズ面の光軸方向に対して直交する方向に延びる鍔部とを含み、
前記鍔部は鏡筒の外周面よりも、前記光軸方向に直交する方向に突出しており、
前記鍔部の前記光軸方向に直交する方向 の端面が光軸基準面として形成されており、
前記レンズは、前記鏡筒よりも熱膨張係数が小さい材料からなるとともに、前記レンズは前記鏡筒に成型固定されてなることを特徴とする鏡筒付きレンズ。 In a lens with a lens barrel including a lens barrel having an opening and a lens held by the lens barrel,
The lens includes a lens surface that is an optical function surface and a flange that extends in a direction orthogonal to the optical axis direction of the lens surface,
The collar portion protrudes in a direction perpendicular to the optical axis direction from the outer peripheral surface of the lens barrel,
An end surface in a direction perpendicular to the optical axis direction of the flange is formed as an optical axis reference surface,
A lens with a lens barrel, wherein the lens is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the lens barrel, and the lens is molded and fixed to the lens barrel.
前記湾曲部は、前記光軸方向と同一方向に形成された上面と、前記上面とは反対側の下面と、前記光軸方向と直交する方向に形成され前記上面と下面に連接された側面とを含み、
前記レンズは、前記上面と前記下面と前記側面とに当接するように前記鏡筒に保持されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鏡筒付きレンズ。 The opening of the lens barrel is formed with a curved portion that curves toward the inside of the lens barrel,
The curved portion includes an upper surface formed in the same direction as the optical axis direction, a lower surface opposite to the upper surface, and a side surface formed in a direction orthogonal to the optical axis direction and connected to the upper surface and the lower surface. Including
The lens with a lens barrel according to claim 1 or 2, wherein the lens is held by the lens barrel so as to be in contact with the upper surface, the lower surface, and the side surface.
前記鏡筒には前記基板に接合するための接合部が形成されており、
前記鏡筒付きレンズと前記基板とが、前記接合部で固定されていることを特徴とする光モジュール。 A lens with a lens barrel according to any one of claims 1 to 3, and a substrate on which a semiconductor optical element is mounted,
The lens barrel has a bonding portion for bonding to the substrate,
The optical module, wherein the lens with a lens barrel and the substrate are fixed at the joint.
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-
2012
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