JPH01291208A - Holding structure for spherical lens - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
概要
発光・受光素子モジュール等の光デバイスに使用される
球レンズの保持構造に関し、
球レンズをレンズホルダに圧入するに際して球レンズが
破損することの防止を目的とし、円形断面を有する圧入
孔が形成されたレンズホルダに球レンズを圧入して保持
する構造において、上記圧入孔の壁面に沿って上記レン
ズホルダに溝を形成して構成する。[Detailed Description of the Invention] Overview Regarding the holding structure for a ball lens used in optical devices such as light emitting/light receiving element modules, a circular structure is used to prevent the ball lens from being damaged when it is press-fitted into a lens holder. In a structure in which a ball lens is press-fitted and held in a lens holder in which a press-fit hole having a cross section is formed, a groove is formed in the lens holder along a wall surface of the press-fit hole.
産業上の利用分野
本発明は発光・受光素子モジュール等の光デバイスに使
用される球レンズの保持構造に関する。INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a holding structure for a ball lens used in an optical device such as a light emitting/light receiving element module.
光通信又は光伝送の分野においては、発光素子若しくは
光フアイバ出射端から放射された光を集光して光フアイ
バ入射端に入射させ又は光フアイバ出射端から放射され
た光を集光して受光素子に入射させるために、球レンズ
が広く使用されている。球レンズはその形状から固定保
持が容易でなく、又、破損し易いものであるから、これ
らの点を考慮した球レンズの保持構造が要望されている
。In the field of optical communication or optical transmission, light emitted from a light emitting element or optical fiber output end is collected and input to the optical fiber input end, or light emitted from the optical fiber output end is collected and received. Ball lenses are widely used to provide input to the element. Since a ball lens is not easy to hold fixed due to its shape and is easily damaged, there is a need for a holding structure for a ball lens that takes these points into account.
従来の技術
従来、最も一般的な球レンズの保持構造は、球レンズを
その先軸部分に圧入孔が貫通したレンズホルダに圧入固
定し、このレンズホルダを装置のハウジングに固定する
ようにしたものである。レンズホルダをハウジングに固
定するに際しては、固定後に経時的な変位等が生じない
ようにレーザ溶接による固定が有効であるが、レーザ溶
接に適したステンレス鋼等の金属は一般に硬いので、球
レンズをし」ザ溶接に適した金属からなるレンズホルダ
に直接圧入固定することがレンズの破損等の面から困難
であり、このため第８図及び第９図に示すような保持構
造が採用されていた。Conventional technology The most common holding structure for a ball lens is one in which the ball lens is press-fitted into a lens holder with a press-fit hole penetrated through the tip end of the ball lens, and this lens holder is fixed to the housing of the device. It is. When fixing the lens holder to the housing, it is effective to use laser welding to prevent displacement over time after fixation, but metals such as stainless steel that are suitable for laser welding are generally hard, so it is difficult to fix the lens holder to the housing. However, it is difficult to directly press-fit and fix the lens into a lens holder made of a metal suitable for welding due to the risk of damage to the lens, and for this reason, a holding structure as shown in Figures 8 and 9 has been adopted. .
第８図において、球レンズ７１は銅等の比較的柔らかい
金属からなるレンズホルダ７２に圧入固定され、このレ
ンズホルダ７２は例えば接着剤によりハウジング７３に
固定されている。７４は例え、ば受光素子部品であり、
その素子が球レンズ７１に対向するようにハウジング７
３に対して固定されている。このような構造とすること
で、光ファイバ７５の端部が露出した光コネクタ７６を
ハウジング７３に装着したときに、光ファイバ７５と受
光素子部品７４の受光素子とが光学的に結合されるもの
である。In FIG. 8, a ball lens 71 is press-fitted into a lens holder 72 made of a relatively soft metal such as copper, and the lens holder 72 is fixed to a housing 73 with adhesive, for example. For example, 74 is a light receiving element component,
The housing 7 is arranged so that the element faces the ball lens 71.
Fixed to 3. With this structure, when the optical connector 76 with the end of the optical fiber 75 exposed is attached to the housing 73, the optical fiber 75 and the light receiving element of the light receiving element component 74 are optically coupled. It is.
第９図は従来の他の保持構造を示す断面図である。この
例では、球レンズ７１を銅等の比較的柔らかい金属から
なるレンズホルダ８１に圧太し、レンズホルダ８１をス
テンレス鋼等の溶接可能な金属からなるホルダ８２に螺
合すると共に接着剤により固定し、さらにホルダ８２を
ハウジング７３にレーザ溶接により固定している。FIG. 9 is a sectional view showing another conventional holding structure. In this example, a ball lens 71 is compressed into a lens holder 81 made of a relatively soft metal such as copper, and the lens holder 81 is screwed into a holder 82 made of a weldable metal such as stainless steel and fixed with adhesive. Furthermore, the holder 82 is fixed to the housing 73 by laser welding.
発明が解決しようとする課題
このように、従来の球レンズの保持構造においては、球
レンズを圧入固定する必要上レンズホルダの材質が銅等
の比較的柔らかい金属に限定され、このためレンズホル
ダをレーザ溶接によりハウジングに直接固定することが
できず、強固な保持が困難であった。すなわち、球レン
ズを溶接可能な比較的硬い金属からなるレンズホルダに
圧入固定するための手段の実現が技術的課題となってい
るものである。Problems to be Solved by the Invention As described above, in the conventional ball lens holding structure, the material of the lens holder is limited to a relatively soft metal such as copper due to the necessity of press-fitting and fixing the ball lens. It was not possible to directly fix it to the housing by laser welding, making it difficult to hold it firmly. That is, the technical challenge is to realize a means for press-fitting and fixing a ball lens to a lens holder made of a relatively hard metal that can be welded.
本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、球
レンズを比較的硬い金属からなるレンズホルダに圧入し
たときに球レンズが破損することのない保持構造の提供
を目的としている。The present invention was created in view of the above circumstances, and aims to provide a holding structure that prevents a ball lens from being damaged when the ball lens is press-fitted into a lens holder made of relatively hard metal.
課題を解決するための手段 第１図は本発明の原理図である。Means to solve problems FIG. 1 is a diagram showing the principle of the present invention.
同図（ａ）において、１はレンズホルダ２に形成された
圧入孔、３は圧入孔１に圧入された球レンズである。In the same figure (a), 1 is a press-fit hole formed in the lens holder 2, and 3 is a ball lens press-fitted into the press-fit hole 1.
そして、レンズホルダ２には圧入孔１の壁面に沿って溝
４が形成されている。A groove 4 is formed in the lens holder 2 along the wall surface of the press-fit hole 1.
同図（ｂ）において、１１は第ルンズホルダ１３に形成
された圧入孔、１２は圧入孔１１の壁面に沿って形成さ
れた溝である。In the same figure (b), 11 is a press-fit hole formed in the first lens holder 13, and 12 is a groove formed along the wall surface of the press-fit hole 11.
第２レンズホルダ１４は第２レンズホルダ１３と同様に
構成されている。The second lens holder 14 is configured similarly to the second lens holder 13.
そして、第２レンズホルダ１４．及び第２レンズホルダ
１４を、溝１２．１２が形成された側が対向するように
相互に固定し、圧入孔１１．１１間にて球レンズ１５を
挟持するようにしている。Then, the second lens holder 14. and the second lens holder 14 are fixed to each other so that the sides on which the grooves 12.12 are formed face each other, and the ball lens 15 is held between the press-fit holes 11.11.
作 用
第１図（ａ）の構成によれば、圧入孔の壁面に沿って溝
４を形成しているので、レンズホルダ２の材質の硬度が
低く弾性係数が小さい場合でも、球レンズ３を圧入する
に際してレンズホルダ２が容易に弾性変形又は塑性変形
し、球レンズ３を破損することなく強固にこれを固定す
ることができる。According to the configuration shown in FIG. 1(a), since the groove 4 is formed along the wall surface of the press-fit hole, even if the material of the lens holder 2 has a low hardness and a small elastic modulus, the ball lens 3 can be When press-fitting, the lens holder 2 is easily elastically or plastically deformed, and the ball lens 3 can be firmly fixed without being damaged.
第１図（ｂ）の構成によれば、上記作用の他に、第ルン
ズホルダ１３及び第２レンズホルダ１４により球レンズ
１５を両側から挟持しているので、圧入力が小さい場合
でも球レンズ１５が脱落し難くなるという作用を生じる
。According to the configuration shown in FIG. 1(b), in addition to the above-mentioned effect, since the ball lens 15 is held from both sides by the first lens holder 13 and the second lens holder 14, the ball lens 15 is held even when the pressing force is small. This has the effect of making it difficult to fall off.
実 施 例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。Example Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第２図は本発明の実施例図であって、球レンズをレンズ
ホルダに圧入固定した状態を示す正面図（ａ）、同図に
おける（ｂ）−（ｂ）線に沿った断面図（ｂ）である。FIG. 2 is a front view (a) showing a state in which a ball lens is press-fitted and fixed to a lens holder, and a sectional view (b) taken along the line (b)-(b) in the same figure. ).
略円板状のレンズホルダ２１は溶接可能な例えばＳＵＳ
３０４等のステンレス鋼から形成されており、このレ
ンズホルダ２１には球レンズ２２を圧入固定するための
圧入孔２３が中央部分に貫通している。圧入孔２３の一
方の縁部２３ａは小径に形成して球レンズ２２のストッ
パーとして機能するようにされている。２４は圧入孔２
３の壁面に沿って形成された円環状の溝であり、この溝
２４を形成しておくことにより、圧入時における球レン
ズ２２の破損が防止される。圧入後の球レンズ２２の保
持力は、圧入孔２３の壁面から溝２４の内側壁面までの
厚みＤ及び溝２４の深さＬを適宜変化させることにより
設定することができる。The approximately disk-shaped lens holder 21 is made of weldable, for example, SUS.
The lens holder 21 is made of stainless steel such as No. 304, and a press-fit hole 23 for press-fitting and fixing the ball lens 22 penetrates through the center of the lens holder 21 . One edge 23a of the press-fit hole 23 is formed to have a small diameter so as to function as a stopper for the ball lens 22. 24 is press-fit hole 2
By forming this groove 24, the ball lens 22 is prevented from being damaged during press-fitting. The holding force of the ball lens 22 after press-fitting can be set by appropriately changing the thickness D from the wall surface of the press-fitting hole 23 to the inner wall surface of the groove 24 and the depth L of the groove 24.
球レンズ２２が保持固定されたレンズホルダ２１は、例
えば第３図に示すように、装置のハウジングに固定する
ことができる。すなわち、レンズホルダ２１をハウジン
グ３１０着座部分に着座させ、矢印方向にレーザ光を照
射してレーザ溶接を行うことにより、両部材を相互固定
することができる。ここでレーザ溶接を行っているのは
、溶接強度が接着剤による接着強度と比較して充分高く
又レーザ溶接部分の溶接後の経時変化が極めて少ないか
らである。このようにレンズホルダ２１をハウジング３
１に対して強固に固定しておけば、発光素子又は受光素
子を用いて構成される光半導体部品３２を図示しない固
定手段によりハウジング３１内に固定すると共に、光フ
ァイバ３４を挿入固定してなる光コネクタ３３を図示し
ない着脱機構によりハウジング３１に装着することによ
り、光ファイバ３４と発光素子又は受光素子との良好な
光学的結合が達成される。The lens holder 21 holding and fixing the ball lens 22 can be fixed to the housing of the device, for example, as shown in FIG. 3. That is, by seating the lens holder 21 on the seating portion of the housing 310 and performing laser welding by irradiating laser light in the direction of the arrow, both members can be fixed to each other. The reason why laser welding is performed here is that the welding strength is sufficiently high compared to the bonding strength of adhesives, and the change over time of the laser welded portion after welding is extremely small. In this way, attach the lens holder 21 to the housing 3.
1, the optical semiconductor component 32 configured using a light emitting element or a light receiving element is fixed in the housing 31 by a fixing means (not shown), and the optical fiber 34 is inserted and fixed. By attaching the optical connector 33 to the housing 31 using an attachment/detachment mechanism (not shown), good optical coupling between the optical fiber 34 and the light emitting element or the light receiving element is achieved.
第４図は本発明の他の実施例を示すレンズホルダの正面
図、第５図はそのレンズホルダに球レンズを保持すると
きの工程図である。この実施例では、レンズホルダ４１
にテーパ状の挿入孔４２及び溝４３を形成し、挿入孔４
２と溝４３間に突出したテーパ状円環部分を複数（この
例では４）の部分に分割するためにスリット４４を設け
ている。FIG. 4 is a front view of a lens holder showing another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a process diagram for holding a spherical lens in the lens holder. In this embodiment, the lens holder 41
A tapered insertion hole 42 and a groove 43 are formed in the insertion hole 4.
A slit 44 is provided to divide the tapered annular portion projecting between the groove 2 and the groove 43 into a plurality of (4 in this example) portions.
このような構成によれば、球レンズ２２を圧入するとき
の力をさらに減少することができ、球レンズの保損のお
それがほとんど無くなる。第５図（ａ）に示されるよう
にレンズホルダ４１に圧入固定された球レンズ２２の保
持力は、挿入孔４２がテーパ状であることから前実施例
と比較して小さいので、同図ら）に示すように、かしめ
具４４を球レンズ２２の光軸方向に押し込むことにより
、分割されたテーパ円環状突起を変形させて該保持力を
増大させることができる。同図（Ｃ）は変形後の断面形
状である。According to such a configuration, the force when press-fitting the ball lens 22 can be further reduced, and there is almost no risk of damage to the ball lens. As shown in FIG. 5(a), the holding force of the ball lens 22 press-fitted into the lens holder 41 is smaller than that of the previous embodiment because the insertion hole 42 is tapered. As shown in FIG. 3, by pushing the caulking tool 44 in the optical axis direction of the ball lens 22, the divided tapered annular projections can be deformed and the holding force can be increased. Figure (C) shows the cross-sectional shape after deformation.
第６図は本発明のさらに他の実施例図であって、球レン
ズをレンズホルダに保持した状態を示す断面図である。FIG. 6 is a diagram showing still another embodiment of the present invention, and is a sectional view showing a state in which a ball lens is held in a lens holder.
レンズホルダ５１には、第２図に示す実施例と同様に圧
入孔５３が形成されており、この圧入孔５３の壁面の周
囲には、テーパ状の内側壁面を有する溝５４が形成され
ている。５５は溝５４の内側壁面のテーパ形状に対応し
たテーパ形状の内壁面を有するリング部材であり、この
リング部材５５を溝５４に嵌入することにより、圧入孔
５３の内壁面を変形させて球レンズ２２の保持力を増大
させるようになっている。リング部材５５とレンズホル
ダ５１の固定は、例えば矢印方向にレーザ光を照射する
ことにより行うことができる。A press-fit hole 53 is formed in the lens holder 51 as in the embodiment shown in FIG. 2, and a groove 54 having a tapered inner wall surface is formed around the wall surface of this press-fit hole 53. . Reference numeral 55 denotes a ring member having a tapered inner wall surface corresponding to the tapered shape of the inner wall surface of the groove 54. By fitting this ring member 55 into the groove 54, the inner wall surface of the press-fit hole 53 is deformed to form a spherical lens. The holding force of 22 is increased. The ring member 55 and the lens holder 51 can be fixed by emitting laser light in the direction of the arrow, for example.
なお、以上説明した実施例においては、圧入孔の周囲に
形成された溝をレンズ固定後に接着剤及び半田等の硬化
性流動体により充填することで、球レンズの不所望な偏
心を防止することができる。In the embodiments described above, the groove formed around the press-fit hole is filled with a hardening fluid such as adhesive and solder after the lens is fixed, thereby preventing undesired eccentricity of the ball lens. I can do it.
第７図は本発明の別の実施例を示す球レンズの保持工程
説明図である。先ず、同図（ａ）に示すように、圧入孔
６１及び溝６２が形成された第ルンズホルダ６３の圧入
孔６１に球レンズ２２を載置し、この上から第ルンズホ
ルダ６３と同−ｍ成の第２レンズホルダ６４を被せて密
着させ、次に、同図（ｂ）に示すように、側方から密着
部分にレーザ光を照射してレーザ溶接を行い、球レンズ
２２を第ルンズホルダ６３及び第２レンズホルダ６４の
中央部分に保持固定するものである。一般に、球レンズ
の圧入固定は球レンズとレンズホルダの接触部分におけ
るレンズホルダの弾性及び塑性変形によりなされるから
、球レンズが圧入方向と反対の方向に脱落し易いもので
あるが、上記構成によれば、第ルンズホルダ６３及び第
２レンズホルダ６４の非変形部分が球レンズ２２を両側
から保持しているので、球レンズ２２の脱落を防止する
ことができる。FIG. 7 is an explanatory view of a ball lens holding process showing another embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 6A, the ball lens 22 is placed in the press-fit hole 61 of the lens holder 63, in which the press-fit hole 61 and the groove 62 are formed, and from above, a ball lens 22 of the same type as the lens holder 63 is placed. The second lens holder 64 is placed on the second lens holder 64, and then, as shown in FIG. It is held and fixed to the center portion of the two-lens holder 64. Generally, a ball lens is press-fitted and fixed by elastic and plastic deformation of the lens holder at the contact area between the ball lens and the lens holder, so the ball lens tends to fall off in the opposite direction to the press-fitting direction. According to this, since the non-deformable portions of the first lens holder 63 and the second lens holder 64 hold the ball lens 22 from both sides, it is possible to prevent the ball lens 22 from falling off.
発明の効果
以上詳述したように、本発明によれば、溶接可能な比較
的固い金属からなるレンズホルダに球レンズを圧入する
に際して、球レンズの破損を防止することが可能になる
という効果を奏する。Effects of the Invention As detailed above, according to the present invention, it is possible to prevent damage to the ball lens when press-fitting the ball lens into a lens holder made of a relatively hard weldable metal. play.
第１図は本発明の原理図、
第２図は本発明の実施例図であって、レンズホルダに球
レンズを圧入した状態を示す正面図（ａ）、ら）−（ｂ
）線に沿った断面図（ハ）、第３図は第２図に示される
レンズホルダをハウジングに固定した状態を示す断面図
、
第４図は本発明の他の実施例を示すレンズホルダの正面
図、
第５図は第４図に示されるレンズホルダに球レンズを圧
入する工程を示す断面図、
第６図は本発明のさらに他の実施例図であって、レンズ
ホルダにより球レンズを保持した状態を示す断面図、
第７図は本発明の別の実施例図であって、球レンズを第
１及び第２レンズホルダにより保持する工程を説明する
ための断面図、
第８図及び第９図は球レンズの従来の保持構造を説明す
るための断面図である。
１．１１，２３，４２，５３．６１・・・圧入孔、２．
２１，４１．５４・・・レンズホルダ、３．１５．２２
・・・球レンズ。
講
〆
顕
凹
寸 ７
Ｖ
寸
Δ ：＼FIG. 1 is a diagram showing the principle of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
), FIG. 3 is a sectional view showing the lens holder shown in FIG. 2 fixed to the housing, and FIG. 4 is a sectional view of the lens holder shown in another embodiment of the present invention. 5 is a sectional view showing the process of press-fitting a ball lens into the lens holder shown in FIG. 4, and FIG. 7 is another embodiment of the present invention, and is a sectional view for explaining the process of holding the ball lens by the first and second lens holders; FIG. 8; FIG. 9 is a sectional view for explaining a conventional holding structure for a ball lens. 1.11, 23, 42, 53.61...press-fit hole, 2.
21,41.54...Lens holder, 3.15.22
...ball lens. 7 V dimension Δ:＼
Claims (2)
ズホルダ（２）に球レンズ（３）を圧入して保持する構
造において、 上記圧入孔（１）の壁面に沿って上記レンズホルダ（２
）に溝（４）を形成したことを特徴とする球レンズの保
持構造。(1) In a structure in which a ball lens (3) is press-fitted and held in a lens holder (2) in which a press-fit hole (1) having a circular cross section is formed, the lens holder is held along a wall surface of the press-fit hole (1). (2
) A holding structure for a ball lens, characterized in that a groove (4) is formed in the groove.
って形成された溝（１２）とを有する第１レンズホルダ
（１３）及び第２レンズホルダ（１４）を、上記溝（１
２、１２）が形成された側が対向するように相互に固定
し、上記圧入孔（１１、１１）間にて球レンズ（１５）
を挟持することを特徴とする球レンズの保持構造。(2) A first lens holder (13) and a second lens holder (14) having a press-fit hole (11) having a circular cross section and a groove (12) formed along the wall surface thereof are connected to the groove (12).
2, 12) are fixed to each other so that they face each other, and a ball lens (15) is inserted between the press-fit holes (11, 11).
A holding structure for a spherical lens, which is characterized by holding a spherical lens.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11926588A JPH01291208A (en) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | Holding structure for spherical lens |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP11926588A JPH01291208A (en) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | Holding structure for spherical lens |
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| JPH01291208A true JPH01291208A (en) | 1989-11-22 |
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| JP11926588A Pending JPH01291208A (en) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | Holding structure for spherical lens |
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| JP (1) | JPH01291208A (en) |
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