JP2014066837A - Optical device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光や受光のような光学的動作を行う光学装置及びその製造方法に関し、特に発光素子その他の光能動素子とレンズその他の光学素子とを組み合わせて一体化した光学装置及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE
光学装置として、例えば発光素子とレンズとを組み合わせて一体化した発光装置が存在する。このような発光装置は、例えば特許文献1に開示の手法で製造される。すなわち、一対の金型を利用することによってレンズとキャップ(レンズホルダー)とを一体化した光学部品付のキャップを予め射出成形し、成形用の一方の金型を、発光部品を予めセットした別の金型に交換し再度射出成形することで、キャップの下端部が発光部品の基板外周を覆う。この際、キャップの下端部が溶融樹脂の熱で基板に融着するので気密性を確保できるようになる。
As an optical device, for example, there is a light emitting device in which a light emitting element and a lens are combined and integrated. Such a light emitting device is manufactured by, for example, the technique disclosed in
別の光学装置として、撮像素子とレンズとを組み合わせて一体化した撮像装置も存在する。このような撮像装置は、例えば特許文献2に開示の手法で製造される。すなわち、撮像素子を実装したパッケージを配線基板に半田付けによって固定し、レンズを予め固定してあるレンズホルダーの取付脚部を配線基板の取付貫通孔に挿入し、取付脚部を裏面側から加熱して配線基板に融着させている。 As another optical device, there is an imaging device in which an imaging element and a lens are combined and integrated. Such an imaging device is manufactured, for example, by the technique disclosed in Patent Document 2. In other words, the package on which the image sensor is mounted is fixed to the wiring board by soldering, the mounting legs of the lens holder with the lens fixed in advance are inserted into the mounting through holes of the wiring board, and the mounting legs are heated from the back side. And fused to the wiring board.
なお、例えば樹脂同士又は金属同士を接合するための一般的な方法として、超音波融着法を用いることができる。また、例えば樹脂と金属とを接合するため接着剤を用いることもできる。 For example, as a general method for bonding resins or metals together, an ultrasonic fusion method can be used. Further, for example, an adhesive can be used to join the resin and the metal.
ところで、生産性の観点からは、レンズとホルダーとからなる光学部品を樹脂で成形することが望ましいが、この場合、レンズを含む光学部品を発光部品基板に溶接することができなくなり、気密性の確保は容易でない。また、光学部品は単体で使用されることは少なく、カバー等他の部品と組み合わせて使用されることが多い。カバーを取り付ける際、カバー中で光学部品が近接するように光学部品を挿入するが、例えば特許文献1に例示されるように光学部品が発光部品基板と同じ又は大きなサイズであるとすると、カバーを発光部品基板に固定することが困難になる。逆に、光学部品が発光部品基板より小さなサイズであるとすると、特許文献2と同様に、発光部品基板に複数の貫通孔を設け光学部品の脚部を通すとともに発光部品基板の裏面側で融着することが考えられる。この場合、光学部品の脚部の周辺部分で気密性は保たれるが、その他の部分で面が接触するだけになっており気密性は確保できない。また、上記方法にて全周に密に貫通孔を設けて溶着してしまった場合には、気密性が保たれても基板が中央部と周辺部とで実質的に別体となってしまい、製造や管理の工数が増えてしまうことに加えて、基板上に支持される光能動素子からレンズまでの距離の精度をだすことが極めて困難となってしまう。その他、発光部品基板と光学部品とを一般的な手法である接着剤にて固定する方法もあるが、接着剤を利用する方法は、組立工数が多い、接着力の安定性にばらつきがある、湿度に弱い、溶着に比べて気密性が低い等の不利な点がある。
By the way, from the viewpoint of productivity, it is desirable to mold an optical component composed of a lens and a holder with a resin. In this case, however, the optical component including the lens cannot be welded to the light-emitting component substrate, and is airtight. It is not easy to secure. In addition, optical components are rarely used alone and are often used in combination with other components such as a cover. When attaching the cover, the optical component is inserted so that the optical component is close to the cover. For example, as illustrated in
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、気密性の確保が容易であり、カバー等他の部品と組み合わせることが容易であり、基板への固着が簡易で固着力が安定した光学装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described background art, is easy to ensure airtightness, can be easily combined with other parts such as a cover, is easily fixed to a substrate, and has a stable fixing force. It is an object of the present invention to provide an optical device and a manufacturing method thereof.
本発明に係る光学装置は、光学部品と、基板と、光学的動作を行う光能動素子とを有し、光学部品はレンズ部とホルダー部とを有し、レンズ部とホルダー部は樹脂製且つ一体的に成形されており、ホルダー部はレンズ部の反対側に開口端部を有し、基板は、光学部品を光軸方向から見た外形より大きな外形を有し、表面側に光学部品と光能動素子とを支持し、表面側に、光学部品の開口端部の全周とアンダーカット状態で嵌合する接続部を有し、光学部品の開口端部の全周は、接続部に溶着固定されている。ここで、アンダーカット状態とは、基板の表面に垂直な方向に光学部品のホルダー部を引き抜こうとしたときに抵抗が生じるような立体形状を有すること意味し、例えば、基板の表面から斜めに入り込むような凹凸を有することを意味する。 An optical device according to the present invention includes an optical component, a substrate, and an optical active element that performs an optical operation. The optical component includes a lens portion and a holder portion, and the lens portion and the holder portion are made of resin and The holder part has an open end on the opposite side of the lens part, the substrate has an outer shape larger than the outer shape of the optical component viewed from the optical axis direction, and the optical component on the surface side. Supports the optical active element, and has a connection part that fits in the undercut state with the entire circumference of the open end of the optical component on the surface side, and the entire circumference of the open end of the optical component is welded to the connection It is fixed. Here, the undercut state means a three-dimensional shape that causes resistance when the holder of the optical component is pulled out in a direction perpendicular to the surface of the substrate. For example, the undercut state enters obliquely from the surface of the substrate. It means having such unevenness.
上記光学装置では、基板が、開口端部の全周とアンダーカット状態で嵌合する接続部を表面側に有し、光学部品の開口端部の全周が、接続部に溶着固定されているので、基板に対する光学部品の固定が安定して確実なものとなり、かつ、接続部に対する溶着固定によって光学部品と基板との間に形成される内部空間を確実に封止することができる。このようなアンダーカット状態を利用することにより、気密性の確保が容易になるだけでなく、ホルダー部の開口端部が外にはみ出すことを抑制できるので、カバー等他の部品と組み合わせることが容易になる。
その他、溶着装置で押すだけで光学部品を基板に固定することも可能になり、固定に際しての手作業工数を低減できる。また、上記のような手法を用いる場合、接着剤のように塗布量のばらつきや温度・湿度変化等による接着力の低下がないため、高い固着強度を実現でき、高負荷環境下においても光学部品が外れてしまうことがない。さらに、高負荷環境下においても接合部に隙間が生じることがないため、封止ガスを用いる場合、かかる封止ガスが外に漏れ出てしまうことがない。主として接着剤によって固定する場合のような接着剤のはみ出しを解消又は低減できる。
In the above optical device, the substrate has a connection portion that fits in the undercut state with the entire circumference of the opening end portion, and the entire circumference of the opening end portion of the optical component is welded and fixed to the connection portion. Therefore, the fixing of the optical component to the substrate becomes stable and reliable, and the internal space formed between the optical component and the substrate can be reliably sealed by the welding and fixing to the connection portion. By using such an undercut state, not only airtightness can be easily secured, but also the opening end of the holder part can be prevented from protruding outside, so that it can be easily combined with other parts such as a cover. become.
In addition, it becomes possible to fix the optical component to the substrate simply by pressing it with the welding apparatus, and the number of manual labor for fixing can be reduced. In addition, when using the above-mentioned methods, unlike adhesives, there is no decrease in adhesive strength due to variations in coating amount, changes in temperature and humidity, etc., so high bonding strength can be achieved, and optical components even under high load environments Will not come off. Furthermore, since no gap is generated at the joint even under a high load environment, when a sealing gas is used, the sealing gas does not leak out. It is possible to eliminate or reduce the protrusion of the adhesive as in the case of fixing mainly by the adhesive.
本発明の具体的な側面によれば、上記光学装置において、接続部が、基板の表面側に形成された環状の溝である。この場合、環状の溝に対して光学部品の開口端部の全周を嵌め込みつつ溶着固定することになる。 According to a specific aspect of the present invention, in the optical device, the connection portion is an annular groove formed on the surface side of the substrate. In this case, the entire circumference of the opening end of the optical component is fitted into the annular groove and fixed by welding.
本発明の別の側面によれば、接続部としての環状の溝が、基板の表面に対して垂直な状態から傾斜している側面を有する。この場合、傾斜した側面によってアンダーカット状態の嵌合を実現することができる。 According to another aspect of the present invention, the annular groove as the connection portion has a side surface that is inclined from a state perpendicular to the surface of the substrate. In this case, the undercut fitting can be realized by the inclined side surface.
本発明のさらに別の側面によれば、溝が、一対の平行な側面を有し、一対の平行な側面は、それぞれ光軸を挟んだ反対位置で逆方向に傾斜している。この場合、光学部品の抜け止めが確実なものとなる。 According to still another aspect of the present invention, the groove has a pair of parallel side surfaces, and the pair of parallel side surfaces are inclined in opposite directions at opposite positions across the optical axis. In this case, the optical component is reliably prevented from coming off.
本発明のさらに別の側面によれば、接続部が、基板の表面側に形成された環状の段差である。この場合、環状の段差に対して光学部品の開口端部の全周を嵌め合わせつつ溶着固定することになる。 According to still another aspect of the present invention, the connection portion is an annular step formed on the surface side of the substrate. In this case, the entire circumference of the opening end of the optical component is fitted and fixed to the annular step.
本発明のさらに別の側面によれば、接続部としての環状の段差が、基板の表面に対して垂直な状態から傾斜している側面を有する。この場合、傾斜した側面によってアンダーカット状態の嵌合を実現することができる。 According to still another aspect of the present invention, the annular step as the connecting portion has a side surface that is inclined from a state perpendicular to the surface of the substrate. In this case, the undercut fitting can be realized by the inclined side surface.
本発明のさらに別の側面によれば、段差が、光能動素子から離れた外側で低くなり、光能動素子に近い内側で高くなって外側にひさし状に張り出す形状を有している。この場合、光学部品の抜け止めが確実なものとなる。 According to still another aspect of the present invention, the step has a shape that becomes lower on the outer side away from the photoactive element, and becomes higher on the inner side near the photoactive element, and protrudes outward in an eaves shape. In this case, the optical component is reliably prevented from coming off.
本発明のさらに別の側面によれば、接続部が、粗面化された接合面を有している。この場合、接続部による光学部品の開口端部の係止が確実となり、接合面において密着性が高まる。 According to still another aspect of the present invention, the connection portion has a roughened joint surface. In this case, the opening end of the optical component is reliably locked by the connecting portion, and the adhesion at the joint surface is increased.
本発明のさらに別の側面によれば、接続部が、溝状の凹凸が形成された接合面を有している。この場合、接続部による光学部品の開口端部の係止が確実となり、接合面において密着性が高まる。 According to still another aspect of the present invention, the connection portion has a joint surface on which groove-like irregularities are formed. In this case, the opening end of the optical component is reliably locked by the connecting portion, and the adhesion at the joint surface is increased.
本発明のさらに別の側面によれば、光能動素子が、LED(Light Emitting Diode)、LD(Laser Diode)、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)、及びPD(Photo Doide)のいずれかであり、レンズ部が、カップリングレンズである。例えば光能動素子がLDである場合、光学装置は、レーザー発光装置であり、レーザー光を光ファイバー等に入射させることができる。 According to still another aspect of the present invention, the photoactive element is any one of an LED (Light Emitting Diode), an LD (Laser Diode), a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER), and a PD (Photo Doide), The lens unit is a coupling lens. For example, when the optical active element is an LD, the optical device is a laser light emitting device, and laser light can be incident on an optical fiber or the like.
本発明のさらに別の側面によれば、基板が、セラミック材料で形成されている。一般に、セラミック材料と樹脂材料とを接着剤無しで接合することは容易でないが、上記のような接続部を設けることで、溶着による接合が確実なものとなる。 According to yet another aspect of the invention, the substrate is formed of a ceramic material. In general, it is not easy to join a ceramic material and a resin material without an adhesive, but by providing the connection portion as described above, joining by welding is ensured.
本発明のさらに別の側面によれば、光学装置は、光通信用である。つまり、光学装置は、光通信システムの信号光出力部や信号光検出部として用いることができる。また、光通信用の光学装置は、高精度・高信頼性を要求されるが、本発明によればそれらを十分に満たすことができる。 According to still another aspect of the present invention, the optical device is for optical communication. That is, the optical device can be used as a signal light output unit or a signal light detection unit of an optical communication system. Also, optical devices for optical communication are required to have high accuracy and high reliability, but according to the present invention, they can be sufficiently satisfied.
本発明に係る光学装置の製造方法は、レンズ部とホルダー部とを有し、ホルダー部のうちレンズ部の反対側に開口端部を有し、樹脂で成形され一体化された光学部品を準備する工程と、光学部品の軸方向から見た外形より大きな外形を有し、表面側に光学部品と光学的動作を行う光能動素子とを支持するとともに、光学部品の開口端部の全周とアンダーカット状態で嵌合可能な接続部を有する基板を準備する工程と、光学部品の開口端部の全周を接続部に対して嵌合させるとともに溶着固定させることにより、光学部品と基板との間に形成される内部空間を封止する工程とを備える。 An optical device manufacturing method according to the present invention includes an optical component having a lens portion and a holder portion, an opening end portion on the opposite side of the lens portion of the holder portion, and molded and integrated with a resin. And an optical component having an outer shape larger than the outer shape viewed from the axial direction of the optical component, supporting the optical component and the optical active element that performs optical operation on the surface side, and the entire circumference of the opening end of the optical component; A step of preparing a substrate having a connecting portion that can be fitted in an undercut state, and fitting and fixing the entire circumference of the opening end of the optical component to the connecting portion, And a step of sealing an internal space formed therebetween.
本発明に係る光学装置の製造方法では、光学部品の開口端部の全周とアンダーカット状態で嵌合可能な接続部を有する基板を準備する工程と、光学部品の開口端部の全周を接続部に対して嵌合させるとともに溶着固定させる工程とを備えるので、基板に対する光学部品の固定が安定して確実なものとなり、かつ、接続部に対する溶着固定によって光学部品と基板との間に形成される内部空間を確実に封止することができる。このようにアンダーカット状態を利用することにより、気密性の確保が容易になるだけでなく、ホルダー部の開口端部が外にはみ出すことを防止できるので、カバー等他の部品と組み合わせることが容易になる。 In the method for manufacturing an optical device according to the present invention, a step of preparing a substrate having a connection portion that can be fitted in an undercut state with the entire circumference of the opening end of the optical component, and the entire circumference of the opening end of the optical component A step of fitting and welding and fixing to the connection portion, so that the fixing of the optical component to the substrate is stable and reliable, and is formed between the optical component and the substrate by welding and fixing to the connection portion. It is possible to securely seal the internal space. By using the undercut state in this way, it is easy not only to ensure airtightness but also to prevent the opening end of the holder from protruding outside, so it can be easily combined with other parts such as a cover. become.
以下、図面を参照して、本発明に係る光学装置及びその製造方法の具体的な実施形態について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of an optical device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
図1(A)及び(B)に示すように、光学装置100は、全体として円柱状の外形を有し、光学部品10と光能動素子20と基板30とを有する。光学部品10は、円筒容器状の部材であり、光能動素子20は、光学部品10内に収まる電子部品のチップであり、基板30は、ステムとも呼ばれる円板状の部材である。
[First Embodiment]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
図2(A)等にも示すように、光学部品10は、樹脂の射出成形によって形成された一体成形品であり、天板状のレンズ部11と、円筒状のホルダー部12とを有する。レンズ部11は、例えば両凸の光学レンズであり、第1光学面11aと第2光学面11bとを有する。ホルダー部12は、一様な肉厚を有するものとなっており、円筒外側面12aと円筒内側面12bとを有する。ホルダー部12のうちレンズ部11の反対側は、円形の開口端部15となっている。開口端部15は、成形直後において本体部分14を延長した形状を有し(図中一点鎖線)、ホルダー部12の本体部分14と同じ肉厚を有しているが、後の接合に際して外側に広がる形状を有するものに変形される。本体部分14は、内部に光能動素子20や電極ピン26を収納可能でかつ光能動素子20とレンズ部11の芯出しを行うための調整代を確保したサイズを有する。なお、ホルダー部12の高さh2は、光学部品10の基準高さ(すなわち本体部分14の高さ)h1よりも開口端部15の分だけ高くなっている。これは、後述するように開口端部15が基板30に埋め込まれることを考慮したものである。
As shown in FIG. 2A and the like, the
以上の光学部品10において、ホルダー部12におけるレンズ脚部の長さは通常1〜4mとなっている。レンズ脚部の長さLとは、図2(A)に示すように、窪んだレンズ内面のうち、第1光学面11aを除いた部分から接合の基準面(固定後において基板30の表面31に対応)までの光軸OA方向の距離をいう。具体的な作製例では、光学部品10の光軸OA方向の実効長h0は、3.5mmであり、その外径D1は4.7mmであり、レンズ脚部の長さLは2mmである。
In the
図3(A)等にも示すように、光能動素子20は、発光や光検出といった光学的動作を行う部分であり、本実施形態の場合、レーザー光LBを発生するレーザーダイオードとなっている。なお、光能動素子20がレーザーダイオードである場合、光能動素子20の上部21は、レーザー光LBを射出する発光部となる。光能動素子20に対向して光学部品10に設けられたレンズ部11は、例えばレーザー光LBを光ファイバー等に入射させるためのカップリングレンズとすることができる。
As shown in FIG. 3A and the like, the optical
基板30は、一様な厚みを有するセラミック材料で形成されており、光能動素子20側の表面31と、光能動素子20から離れた裏面32とを有するものとなっている。基板30の外径D2は、ホルダー部12の外径D1よりも大きくなっている(図1(A)参照)。つまり、基板30は、光学部品10を軸AX方向から見た外形より大きな外形を有する。基板30には、複数の貫通孔30aが形成されており、光能動素子20から延びる複数の電極ピン26をそれぞれ挿通させている。これらの電極ピン26は、基板30に対して気密になるように半田、接着剤等を隙間に充填するようにして固定されている。
The
基板30の表面31側には、接続部34として環状の溝36が形成されている。この溝36は、光学部品10の開口端部15と同様であってこれを反転した形状を有している。つまり、環状の溝36は、底で外側に広がる形状を有する。具体的には、36は、基板30の表面31に対して垂直な状態から傾斜した一対の側面36a,36bと、基板30の表面31に対して平行な底面36cとを有する。一対の側面36a,36bは、互いに対向する反対位置で逆方向に傾斜している。つまり、一対の側面36a,36bを備える溝36は、基板30の裏面32に向かって直径がd1からd2に増加し互いに離間するような斜めの配置又は形状となっている。また、溝36は、底面36cを有しており、溝36のいずれの箇所でも基板30を貫通するような孔が形成されていない。つまり、接続部34は基板30の裏面側32に露出しない構成となっている。
An
以下、図1(A)等に示す光学装置100の製造方法ついて説明する。まず、樹脂で一体成形された光学部品10を準備する(図2(A)等参照)。この光学部品10は、一体化されたレンズ部11とホルダー部12を有する。次に、光学部品10よりも大きな外形を有する円板状の基板30を準備する(図3(A)等参照)。この基板30の表面31側には、予め光能動素子20が実装されている。つまり、光能動素子20は、基板30の表面31の中央にセットされて固定されている。光能動素子20は、基板30の裏面32から表面31に貫通する複数の電極ピン26に対して電気的に接続されている。この際、基板30と電極ピン26とは気体が漏れないようにシールされる。次に、基板30上に光学部品10を載置し両者を芯出しするアライメントを行った状態で超音波溶着装置90に設けた下側のステージ91と上側の振動部92との間に基板30と光学部品10とを挟む(図4(A)参照)。そして、超音波溶着装置90を動作させ、振動部92を下方に付勢しつつ振動させることで、光学部品10の開口端部15が基板30の溝36内に進入して嵌合する(図4(B)参照)。つまり、超音波溶着装置90を利用して光学部品10を基板30に押し付けるだけで、光学部品10を基板30に固定することができ、作業工数を低減し、接合の作業性を向上させることができる。この際、超音波によって加熱されて開口端部15の表面15a,15bが部分的に溶融し、開口端部15の表面15a,15bが溝36の側面36a,36bに密着しこれに融着する。また、開口端部15の端面15cも部分的に溶融し、溝36の底面36cに密着しこれに融着する。つまり、光学部品10の開口端部15が全周に亘って接続部34である溝36に溶着固定され、光学部品10と基板30との間に形成される内部空間SPを封止することができる。しかも、光学部品10の開口端部15は、基板30の溝36に嵌り込んで、先端側で直径が増加する形状を有する。つまり、光学部品10の開口端部15と基板30の溝36とは、下側で広がるアンダーカット状態で嵌合している。仮に、接着剤を用いて接着させた場合には塗布量のばらつきや温度・湿度変化等による接着力の低下により光学部品10が基板30から剥がれてしまうことが考えられるが、本実施形態の場合、アンダーカット状態で溶着により固定されているため、高い固着強度を実現でき、高負荷環境下においても光学部品10が基板30から外れてしまうことがなく、さらに、高負荷環境下においても接合部に隙間が生じることがないため封止ガスが外に漏れ出てしまうことがない。加えて、接着剤を用いた場合には接着剤が基板30の表面31上にはみ出してしまい、悪影響を与えることなどが考えられるが、溝36内での固着であり、さらに溶着固定であるため、表面31上に樹脂がはみ出てしまう可能性を大幅に低減できる。なお、超音波溶着装置90による溶着の際、光学部品10や基板30は窒素雰囲気下に置かれており、内部空間SPは窒素で充填及び封入された状態となるため、光能動素子20の酸化等による劣化を好適に防止できる。
A method for manufacturing the
図5を参照して、光学装置100を他の部品に組み付けた使用状態を説明する。図5の装置は、光通信用の装置となっている。光学装置100の周囲には、金属製で円筒状のカバー71が光学部品10を覆うように固定されている。カバー71の根元部分71bは、光学部品10ではなく基板30の外縁部37に直接固定されている。カバー71は、接着剤によって基板30の表面31に固定することも考えられるが、通常は基板表面31に金属をコートしているため、溶接によって固定されている。カバー71の先端部分71aには芯出し用の座が形成されており、フェルール73に覆われている光ファイバー73aを保持するスリーブ75に対してアライメントされた状態で溶接されている。なお、図5の装置(光通信用の装置)において、光学部品10が接着剤を利用して固定されていないので、接着剤のはみ出しがあり得ず、溶着樹脂のはみ出しもほとんどないので、カバー71の取り付け精度を高めることができる。つまり、光学部品10が基板30に直接固定される観点で、カバー71の取り付け精度を高めることができる。
With reference to FIG. 5, a use state in which the
図5の装置において、光学装置100の光能動素子20から射出された光は、光学部品10のレンズ部11に入射して集光され、光ファイバー73aに入射する。
In the apparatus of FIG. 5, the light emitted from the optical
本実施形態の光学装置100によれば、基板30が、開口端部15の全周とアンダーカット状態で嵌合する接続部34すなわち溝36を表面31側に有し、光学部品10の開口端部15の全周が、接続部34に溶着固定されているので、基板30に対する光学部品10の固定が安定して確実なものとなり、かつ、接続部34に対する溶着固定によって光学部品10と基板30との間に形成される内部空間SPを確実に封止することができる。下側で広がるアンダーカット状態の溝36を利用することにより、気密性の確保が容易になるだけでなく、ホルダー部の開口端部15が外にはみ出すことを抑制できるので、カバー71等他の部品と組み合わせることが容易になる。
According to the
〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態の光学装置等について説明する。第2実施形態の光学装置等は、第1実施形態の光学装置等を変形したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態の光学装置等と同様であるものとする。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the optical device according to the second embodiment will be described. The optical device or the like of the second embodiment is a modification of the optical device or the like of the first embodiment, and the portions that are not specifically described are the same as those of the optical device or the like of the first embodiment.
図6に示すように、第2実施形態の光学装置100の場合、基板30の表面31側に、貫通しないように形成された環状の溝236は、基板30の裏面32に向かって直径がd1からd3に減少して互いに近づくような斜めの配置又は形状となっている。この場合も、接合に際して、図2(A)に示した光学部品10の開口端部15は、アンダーカット状態で溝236と嵌合することになる。このとき、光学部品10の開口端部15の表面15a,15bが部分的に溶融し、開口端部15の表面15a,15bが溝236の側面36a,36bに密着しこれに融着する。また、開口端部15の端面15cも部分的に溶融し、溝236の底面36cに密着しこれに融着する。つまり、光学部品10の開口端部15が全周で接続部34である溝236に溶着固定され、光学部品10と基板30との間に形成される内部空間SPを確実に封止することができる。
〔第3実施形態〕
As shown in FIG. 6, in the case of the
[Third Embodiment]
以下、第3実施形態の光学装置等について説明する。第3実施形態の光学装置等は、第1実施形態の光学装置等を変形したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態の光学装置等と同様であるものとする。 Hereinafter, an optical device and the like according to the third embodiment will be described. The optical device or the like according to the third embodiment is a modification of the optical device or the like according to the first embodiment, and parts not specifically described are the same as those of the optical device or the like according to the first embodiment.
図7に示すように、第3実施形態の光学装置100の場合、基板30の表面31側に、貫通しない接続部34として環状の段差336が形成されている。環状の段差336は、基板30の表面31に対して垂直な状態から傾斜した側面336aを有する。より詳細には、段差336は、中央の光能動素子20に近い内側で高い段面336sを有し、光能動素子20から離れた外側で低い段面336t又は底面36cを有している。さらに、段差336は、側面336aの上部が外側に傾いており、光能動素子20から離れた外側にひさし状に張り出す形状を有している。
As shown in FIG. 7, in the case of the
第3実施形態の光学装置100の場合、図2(A)に示した光学部品10の開口端部15の全周を環状の段差336に対して外側から嵌め合わせて溶着固定することになる。接合に際して、光学部品10の開口端部15は、アンダーカット状態で段差336と嵌合する。ここで、開口端部15の表面15bは、段差336の側面336aに密着しこれに融着する。また、開口端部15の端面15cは、段差336の低い段面336t又は底面36cに密着しこれに融着する。本実施形態の場合も、光学部品10の抜け止めが確実なものとなっている。また、基板30の加工が容易となる。
In the case of the
〔第4実施形態〕
以下、第4実施形態の光学装置等について説明する。第4実施形態の光学装置等は、第1〜3実施形態の光学装置等を変形したものであり、特に説明しない部分は、第1〜3実施形態の光学装置等と同様であるものとする。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, an optical device and the like according to the fourth embodiment will be described. The optical device or the like of the fourth embodiment is a modification of the optical device or the like of the first to third embodiments, and parts not specifically described are the same as those of the optical device or the like of the first to third embodiments. .
図8に示すように、第4実施形態の光学装置100の場合、接続部34としての溝36,236又は段差336の側面36a,36b,336a、及び底面36cが粗面化された接合面39となっている。これにより、接続部34による光学部品10の開口端部15(図1(A)参照)の係止が確実となり、接合面39において密着性が高まる。接合面39を形成するための粗面化は、例えばサンドブラスト等によって荒らし加工を行うことで達成される。
As shown in FIG. 8, in the case of the
〔第5実施形態〕
以下、第5実施形態の光学装置等について説明する。第5実施形態の光学装置等は、第4実施形態の光学装置等を変形したものであり、特に説明しない部分は、第4実施形態の光学装置等と同様であるものとする。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, an optical device and the like according to the fifth embodiment will be described. The optical device or the like of the fifth embodiment is a modification of the optical device or the like of the fourth embodiment, and parts not specifically described are the same as those of the optical device or the like of the fourth embodiment.
図9に示すように、第5実施形態の光学装置100の場合、接続部34としての溝36,236又は段差336の底面36cがラジアル方向に放射状に延びる溝状の凹凸を設けた接合面39を有している。これにより、粗面化された場合と同様に、接続部34による光学部品10の開口端部15(図1(A)参照)の係止が確実となり、接合面39において密着性が高まる。なお、溝36,236又は段差336の側面36a,36b,336aに溝状の凹凸を形成することもできる。接合面39を形成するための凹凸加工は、例えば研削等を行うことで達成される。
As shown in FIG. 9, in the case of the
〔第6実施形態〕
以下、第6実施形態の光学装置等について説明する。第6実施形態の光学装置等は、第1実施形態の光学装置等を変形したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態の光学装置等と同様であるものとする。
[Sixth Embodiment]
Hereinafter, an optical device and the like according to the sixth embodiment will be described. The optical device or the like according to the sixth embodiment is a modification of the optical device or the like according to the first embodiment, and parts not specifically described are the same as those of the optical device according to the first embodiment.
図10に示すように、第6実施形態の光学装置100の場合、接続部34としての溝36の幅が周に沿って一様ではなく、局所的に変化している。つまり、溝幅の広い部分P1と、溝幅の狭い部分P2とを備える。このように溝36の幅を変化させる場合、光学部品10の開口端部15(図1(A)参照)の肉厚も溝36の幅に対応させて局所的に変化させることになる。本実施形態の場合、光学部品10の回転方向に関する位置合わせが容易になる。
As shown in FIG. 10, in the case of the
〔第7実施形態〕
以下、第7実施形態の光学装置等について説明する。第6実施形態の光学装置等は、第1実施形態の光学装置等を変形したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態の光学装置等と同様であるものとする。
[Seventh Embodiment]
Hereinafter, an optical device and the like according to the seventh embodiment will be described. The optical device or the like according to the sixth embodiment is a modification of the optical device or the like according to the first embodiment, and parts not specifically described are the same as those of the optical device according to the first embodiment.
図11に示すように、第7実施形態の光学装置100の場合、光学部品10の開口端部15の肉厚が全体として本体部分14の肉厚よりも薄くなっている。このように、開口端部15だけを肉薄に成形することで、光学部品10を基板30に嵌め込んで位置決めする際の精度を確保しやすくなる。
As shown in FIG. 11, in the
以上、実施形態に係る光学装置等について説明したが、本発明に係る光学装置等は上記のものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、接続部34は、溝36,236又は段差336に限らず、突起とすることもできる。突起の場合も傾斜した側面を設けることでアンダーカット状態を実現することができる。例えば図12に示すように、基板30側に傾斜した環状の突起38を設け、これに対応させて光学部品10側に傾斜した環状の溝18を設け、これら突起38及び溝18を嵌合させることで、基板30に光学部品10を接続することができる。
Although the optical device and the like according to the embodiments have been described above, the optical device and the like according to the present invention are not limited to those described above, and various modifications can be made. For example, the connecting
また、溝36,236又は段差336の側面36a,36b,336aは、一様に傾くだけでなく、傾きを変化させることができ、傾きの角度や正負が異なる複数の側面を組み合わせることもできる。
Further, the side surfaces 36a, 36b, 336a of the
光学装置100を構成する光学部品10や基板30の輪郭形状は、円形に限らず、用途等に応じて矩形その他の様々な形状とできる。
The outline shapes of the
光学部品10は、全体を一体成形する必要は必ずしもなく、レンズ部11とホルダー部12とを個別に射出成形し、これらを後から溶着によって一体することもできる。また、レンズ部11とホルダー部12とを二色成形によって一括して形成することもできる。
The
光学部品10と基板30との固定は、超音波溶着に限らず、何らかの熱源を利用して光学部品10及び基板30を嵌合させた後嵌合部を加熱することによっても、光学部品10を溶着固定することができる。
The fixing of the
また、上記実施形態において、光能動素子20をレーザーダイオード(LD)、LED等の発光素子としているが、これをフォトダイオード(PD)等に置き換えることができる。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、光学部品10に設けたレンズ部11の形状は単なる例示であり、光学装置100の用途や仕様に応じてレンズ部11の光学面の形状等を適宜変更することができる。
In addition, the shape of the
10…光学部品、 11…レンズ部、 12…ホルダー部、 14…本体部分、 15…開口端部、 15a,15b…表面、 15c…端面、 20…光能動素子、 26…電極ピン、 30…基板、 30a…貫通孔、 31…表面、 32…裏面、 34…接続部、 36,236…溝、 36a,36b,336a…側面、 36c…底面、 37…外縁部、 39…接合面、 71…カバー、 73…光ファイバー、 75…フェルール、 90…超音波溶着装置、 91…ステージ、 92…振動部、 100…光学装置、 336…段差、 336a…側面、 AX…軸、 LB…レーザー光、 SP…内部空間
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記光学装置は、光学部品と、基板と、光学的動作を行う光能動素子とを有し、
前記光学部品はレンズ部とホルダー部とを有し、
前記レンズ部と前記ホルダー部は樹脂製且つ一体的に成形されており、
前記ホルダー部は前記レンズ部の反対側に開口端部を有し、
前記基板は、前記光学部品を光軸方向から見た外形より大きな外形を有し、表面側に前記光学部品と前記光能動素子とを支持し、
前記表面側に、前記光学部品の前記開口端部の全周とアンダーカット状態で嵌合する接続部を有し、
前記光学部品の前記開口端部の全周は、前記接続部に溶着固定されていることを特徴とする光学装置。 An optical device,
The optical apparatus includes an optical component, a substrate, and an optical active element that performs an optical operation.
The optical component has a lens part and a holder part,
The lens part and the holder part are made of resin and integrally molded,
The holder part has an open end on the opposite side of the lens part,
The substrate has an outer shape larger than an outer shape of the optical component viewed from the optical axis direction, and supports the optical component and the optical active element on the surface side.
On the surface side, it has a connection portion that fits in an undercut state with the entire circumference of the opening end portion of the optical component,
An optical device characterized in that the entire circumference of the opening end of the optical component is welded and fixed to the connecting portion.
前記光学部品の軸方向から見た外形より大きな外形を有し、表面側に前記光学部品と光学的動作を行う光能動素子とを支持するとともに、前記光学部品の前記開口端部の全周とアンダーカット状態で嵌合可能な接続部を有する基板を準備する工程と、
前記光学部品の前記開口端部の全周を前記基板の前記接続部に対して嵌合させるとともに溶着固定させることにより、前記光学部品と前記基板との間に形成される内部空間を封止する工程と、
を備える光学装置の製造方法。 A step of providing an optical component having a lens portion and a holder portion, having an open end on the opposite side of the lens portion of the holder portion, and molded and integrated with a resin;
The optical component has an outer shape larger than that of the optical component viewed from the axial direction, supports the optical component and an optical active element that performs an optical operation on the surface side, and the entire circumference of the opening end of the optical component; Preparing a substrate having a connecting portion that can be fitted in an undercut state;
The inner space formed between the optical component and the substrate is sealed by fitting the entire circumference of the opening end portion of the optical component to the connection portion of the substrate and fixing it by welding. Process,
An optical device manufacturing method comprising:
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JP2015225969A (en) * | 2014-05-28 | 2015-12-14 | 船井電機株式会社 | Light source unit, projector and manufacturing method of light source unit |
KR200481585Y1 (en) * | 2015-06-04 | 2016-10-18 | (주)멀티미디어테크 | Light diffusing lens |
WO2020075789A1 (en) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 日本碍子株式会社 | Transparent sealing member and optical component |
-
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015225969A (en) * | 2014-05-28 | 2015-12-14 | 船井電機株式会社 | Light source unit, projector and manufacturing method of light source unit |
KR200481585Y1 (en) * | 2015-06-04 | 2016-10-18 | (주)멀티미디어테크 | Light diffusing lens |
WO2020075789A1 (en) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 日本碍子株式会社 | Transparent sealing member and optical component |
JPWO2020075789A1 (en) * | 2018-10-10 | 2021-09-24 | 日本碍子株式会社 | Transparent sealing member and optical parts |
JP7221984B2 (en) | 2018-10-10 | 2023-02-14 | 日本碍子株式会社 | Transparent encapsulant and optical parts |
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