WO2012117755A1 - 鏡筒付きレンズ及び鏡筒付きレンズの製造方法 - Google Patents

鏡筒付きレンズ及び鏡筒付きレンズの製造方法 Download PDF

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WO2012117755A1
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groove
lens barrel
cutting
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松本　剛
秀行 今井
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アルプス電気株式会社
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/022—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses lens and mount having complementary engagement means, e.g. screw/thread
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D3/00—Cutting work characterised by the nature of the cut made; Apparatus therefor
    • B26D3/06—Grooving involving removal of material from the surface of the work
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/02—Other than completely through work thickness
    • Y10T83/0304—Grooving

Definitions

  • the present invention relates to a lens with a lens barrel housed in a lens barrel, and a method of manufacturing the same, and more particularly to a lens with a lens barrel and a method of manufacturing a lens with a lens barrel, which can stably obtain airtightness.
  • a lens with a lens barrel formed by holding a lens in a cylindrical lens barrel is known.
  • the lens with a lens barrel is used as a lens having a function such as sending collimator light to an isolator or focusing laser light on the end face of an optical fiber in an optical communication apparatus.
  • an airtight structure that prevents deterioration of a semiconductor laser or the like due to oxidation by attaching an electric component such as a semiconductor laser or the like provided on a substrate in a state in which the lens barrel covers and airtightly seals.
  • a semiconductor laser is fixed to a metal substrate, a lens with a lens barrel is provided so as to cover the substrate, and the bottom surface of the lens barrel is welded to the substrate.
  • a lens with a lens barrel used in this way it is disclosed by patent document 1, for example.
  • a cylindrical portion is provided on a lens holder (lens barrel) made of stainless steel ferritic steel, the lens is fixed in the lens holder, and then the cylindrical portion is covered on a base (substrate) on which a semiconductor laser is mounted. After sealing the inert gas, it is hermetically sealed by welding or the like.
  • the barrel of stainless steel ferritic steel is manufactured by cutting, a spiral cutting mark is formed on the inner peripheral surface thereof.
  • This cutting mark has a shape like a minute groove portion, and in rotational cutting of the inner peripheral surface of the lens barrel, a spirally connected groove portion is formed. Therefore, in such a lens barrel for hermetic sealing, when the glass material formed into the lens can not sufficiently fill the continuous groove portion of the cutting mark on the inner peripheral surface of the lens barrel, a minute leak is caused through the groove portion. It was found that a pathway was formed.
  • an object of the present invention is to provide a lens with a lens barrel which can obtain airtightness stably.
  • the present invention is a lens with a lens barrel comprising a cylindrical lens barrel and a lens held by the lens barrel, wherein the lens barrel has a lens holding portion that abuts on the outer peripheral surface of the lens, and the lens holding portion A first groove formed continuously in a spiral, a second groove formed continuously in a spiral, and an intermediate part separating the first groove and the second groove A region, and the middle region comprises a projection and a third groove.
  • the first spiral groove and the second groove are divided into continuous spiral grooves which are leak paths in the intermediate region, and when the lens is integrally formed in the lens barrel by a press, the projections in the intermediate region are made of glass The material abuts, and the third groove in the intermediate region is reliably filled with the glass material.
  • the lens with the lens barrel of the present invention can be stably airtight.
  • the protrusion and the third groove are continuously provided in the substantially circumferential direction of the lens holding portion, and the intermediate region consisting of the protrusion and the third groove is an inner circumferential surface of the lens holding portion Preferably, at least one round.
  • the first groove and the second groove are completely divided by the circling intermediate region, even when the first groove and the second groove have a discontinuous leak path. Stable and airtight.
  • the third groove be formed in a deep groove as compared with the first groove and the second groove. By so doing, the glass material is easily embedded and filled in the third groove compared to the first groove and the second groove.
  • the projection has at least a first projection area and a second projection area
  • the third groove has one end and the other end substantially in the circumferential direction, and the one end Is connected to the first groove in a substantially circumferential direction via the first projection area, and the other end is connected to the second groove in a substantially circumferential direction via the second projection area.
  • the intermediate region spirals at least once around the inner peripheral surface of the lens holding portion.
  • the continuous spiral groove is divided in each of the projection regions, and the first groove portion and the second groove portion are divided by the circling intermediate region, so that the air tightness can be obtained more stably. .
  • a method of manufacturing a lens with a lens barrel comprising a cylindrical lens barrel and a lens held by the lens barrel, wherein the lens barrel is in contact with the outer peripheral surface of the lens.
  • the lens holding portion is formed by cutting, and the cutting is performed by forming a first groove formed continuously in a spiral and a second groove formed continuously in a spiral And a process of providing an intermediate region for dividing the first groove and the second groove, wherein the process of providing the intermediate region is a process of forming a protrusion and a process of forming a third groove.
  • the lens barrel in which the continuous groove serving as the leak path is divided can be obtained only by adding the processing for providing the intermediate region to the processing for cutting in a normal spiral shape while being held by the processing device for cutting the lens barrel. Therefore, it is possible to manufacture a lens with a lens barrel that can obtain stable and airtightness.
  • the process of providing the first groove is a first cutting process
  • the process of forming the protrusion is a non-cutting process subsequent to the first cutting process
  • the process of providing the second groove is the non-cutting process. It is practical that it is the second cutting process performed after the cutting process. In this way, each processing can be performed continuously by the processing device and can be easily manufactured.
  • the step of forming the third groove portion is preferably a third cutting step of forming a deep groove as compared to the first groove portion and the second groove portion.
  • the lens barrel can be easily attached to the glass material in the intermediate region, airtightness can be stably obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the lens-barrel-equipped lens 1 of the first embodiment
  • FIGS. 2 and 3 are partially enlarged cross-sectional views thereof.
  • the lens with a lens barrel 1 in the present embodiment is configured of a lens barrel 10 and a lens 20 which are formed in a cylindrical shape.
  • the lens 20 is a glass lens having a first optical surface 20a and a second optical surface 20b.
  • the lens barrel 10 is formed by cutting a ferritic stainless steel.
  • the lens 20 is formed by pressing a glass material in the barrel 10.
  • the stainless steel forming the lens barrel 10 has a slightly larger linear expansion coefficient than the glass material.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the CAN package 2 hermetically sealed using the lens 1 with a lens barrel.
  • the lens barrel 10 is disposed at one opening side to hold the lens 20, and the lens barrel 10 is disposed at the other opening side to house the electric component 40 inside.
  • the component storage portion 15 and a collar portion 16 formed so as to extend from the opening end of the component storage portion 15 to the outer peripheral side are integrally formed and configured.
  • a convex weld joint portion 17 is formed on the lower surface of the flange portion 16 of the lens barrel 10.
  • the upper surface of the flange portion 16 is pressed by the electrode in the inert gas, and the weld joint portion 17 is pressed against the substrate 50.
  • the tip of the weld joint 17 is welded and joined to the substrate 50.
  • the CAN package 2 as shown in FIG. 12 is manufactured, and the electric component 40 can be hermetically sealed.
  • the lens holding portion 12 and the component storage portion 15 shown in FIG. 1 are both formed in a cylindrical shape, and the outer circumferential surface 21 of the lens 20 is in contact with the inner circumferential surface of the lens holding portion 12.
  • a projection 13 and a third groove 14 are formed in an intermediate region of the inner peripheral surface of the lens holding portion 12 in contact with the outer peripheral surface 21.
  • the lens barrel 1 with stable air tightness can be provided by forming the projection 13 and the third groove 14 on the inner peripheral surface of the lens holder 12 as described above. it can.
  • the lens barrel 10 is cut with ferritic stainless steel by a processing device such as a lathe, so that spiral cutting marks remain due to rotation and feeding in the processing device.
  • a processing device such as a lathe
  • special processing such as polishing is expensive and difficult to adopt.
  • the finishing process of the lens barrel 10 is a cutting finish with a processing accuracy according to the design specifications of the lens 1 with a lens barrel. Therefore, cutting marks of cutting finish exist over the entire surface of the lens barrel 10.
  • the cutting marks are measured by a surface roughness measuring instrument as the surface roughness of the machined surface.
  • the inert gas flows out and the oxidizing gas flows in despite the fact that the lens barrel 10 and the substrate 50 are joined by welding as the CAN package 2 and the inert gas is enclosed. This causes deterioration of the semiconductor laser and the like.
  • FIG. 1 and the like show a cross-sectional view in which the grooves of the cutting marks are emphasized only in the lens holding portion 12, similar cutting marks exist as continuous grooves on other cutting surfaces.
  • an intermediate region including the projection 13 and the third groove 14 is provided in the portion of the lens holding portion 12 in contact with the outer peripheral surface 21 of the lens 20. It is preferable that an intermediate region including the projection 13 and the third groove 14 be at least around the inner peripheral surface of the lens holding portion 12.
  • the first groove 12a and the second groove 12b are The continuous spiral groove is divided in the intermediate region, and when the lens 20 is integrally formed in the lens barrel 10 by a press, the glass material of the lens 20 abuts on the projection 13 of the intermediate region, and the third region of the intermediate region The glass material is surely filled in the groove portion 14 of the
  • the provision of the third groove 14 results in division as a continuous groove.
  • the possibility that the cutting marks on the surface of the protrusion 13 will be the leak path can be reduced.
  • the third groove 14 is not provided in the middle region, there is a possibility that the leak path may be connected due to cutting marks or flaws on the surface of the protrusion 13, so the third groove 14 It is necessary to provide.
  • the protrusion 13 is not provided by only the third groove 14 as an intermediate region, there is a possibility that the leak path leading from the first groove 12a to the second groove 12b can not be blocked.
  • the projections 13 By providing the projections 13 at the same time, a discontinuous surface is formed, and since the glass material is easily brought into contact with the projections 13 first when the lens 20 is molded, the possibility of blocking the leak path as described above is reduced. it can.
  • FIG. 4 is an explanatory view of a state in which a discontinuous leak path remains.
  • the discontinuous portion 12c may not be divided depending on the position in the circumferential direction. In the case where air is likely to remain, a discontinuous leak path will remain.
  • the continuous groove and the discontinuous leak path may be connected to form a minute leak path across both surfaces of the lens 20 after molding.
  • an intermediate region including the projection 13 and the third groove 14 be at least around the inner peripheral surface of the lens holder 12.
  • the third groove portion 14 is preferably formed in a deep groove as compared with the first groove portion 12a and the second groove portion 12b. In this case, since the third groove 14 is formed wider than the first groove 12a and the second groove 12b, the glass material is easily embedded and filled more reliably.
  • the glass material is easily adhered to the intermediate region of the lens holding portion 12, air tightness can be stably obtained.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the lens barrel 10 applied to the lens barrel-equipped lens 1 of the first embodiment
  • FIG. 6 is an explanatory view of a process of manufacturing the lens barrel 10 of FIG.
  • the material for the lens barrel is mounted on a processing machine such as an automatic lathe capable of cutting stainless steel. As shown in FIG. 6, the spindle is rotated and the cutting amount is set to be appropriate in the X direction, and the feeding amount is set in the Z direction so that end face processing, outer shape processing and inner surface processing can be performed. It is sufficient that the processing machine has two or more control axes.
  • the chuck size is selected to match the size of the material for the lens barrel. If the outer diameter is about 4 mm in maximum diameter, a general 3 inch chuck may be used.
  • Cutting conditions and a cutting aid are appropriately selected so as to obtain necessary dimensions and finish.
  • the cutting amount is set to 0 when the cutting edge of the processing bite reaches the intermediate region through the cutting process of the first groove 12a.
  • the non-cut inner circumferential surface protrudes from the first groove 12a as a protrusion 13 having a height corresponding to the amount of incision of the first groove 12a.
  • the cutting amount of the third groove portion 14 was provided by setting the cutting amount to about 10 ⁇ m.
  • a process for cutting is performed again, and a second protrusion (not shown) is provided. Thereafter, the cutting process was performed on the second groove 12b toward the component storage unit 15 under the same processing conditions as the first groove 12a.
  • each process can be performed continuously with a processing apparatus, and it can manufacture easily.
  • FIG. 7 is an explanatory view of a process of forming the lens 20 of the lens 1 with a lens barrel.
  • a mold having an upper mold provided with a core 61 having a transfer surface of the first optical surface 20 a and a lower mold having a core 62 having a transfer surface of the second optical surface 20 b
  • the glass material compressed in the vertical direction in FIG. 7 is pushed out so as to abut the lens holding portion 12, and the outer peripheral surface 21 is crimped to the lens holding portion 12.
  • the linear expansion coefficient of the lens barrel 10 is a combination slightly larger than the linear expansion coefficient of the lens 20, and the lens with barrel 1 taken out of the molding apparatus closely holds the lens 20 with an appropriate tightening force.
  • an antireflective film is deposited (AR coated) on the first optical surface 20a and the second optical surface 20b of the lens 20 by deposition or the like as necessary.
  • an inspection including a leak test is performed, and if a leak larger than a predetermined leak amount is found, it is discarded as a defective product.
  • the lens 20 to be combined with the lens barrel 10 can be selected from glass materials having a linear expansion coefficient of about 70 to 90 ⁇ 10 ⁇ 7 / K.
  • glass materials having a linear expansion coefficient of about 70 to 90 ⁇ 10 ⁇ 7 / K.
  • examples of such a glass material include L-BAL35, L-LAH84, L-LAH53 manufactured by OHARA CORPORATION, or P-SK57, P-LASF47 manufactured by Schott AG, and the like. If the linear expansion coefficient of the lens barrel 10 is a combination slightly larger than the linear expansion coefficient of the lens 20, the present invention is applicable without being limited to the above materials.
  • a plurality of protrusions 13 are formed to be continuous with both ends of the third groove 14.
  • the present invention is not limited to this, if one end of the third groove 14 is continuous with the protrusion 13, The other end may be connected to the first groove 12a or the second groove 12b.
  • the first groove portion 12a and the second groove portion excluding the intermediate region You may process in the order which cuts 12b.
  • a cutting step is added to a part of the projection region to form the third groove 14 You may process in the order of doing. In this case, in the projection area, the area remaining without forming the third groove 14 is the projection 13.
  • the lens barrel 10 in which the continuous groove serving as the leak path is divided by adding the process of providing the intermediate region to the normal spiral cutting process while holding the lens barrel 10 in the processing apparatus for cutting the lens barrel 10 can get. Therefore, air tightness can be stably obtained.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the lens with barrel 1 of the second embodiment
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the barrel 10 applied to the lens with barrel 1.
  • the portions different from the first embodiment are the shape of the inner peripheral surface of the lens holding portion 12 and the shape of the outer peripheral surface 21 of the lens 20 formed in contact with the shape.
  • the other main components and materials are similar to those of the first embodiment.
  • the first groove 12a is formed on the inner peripheral surfaces of two cylinders having different inner diameters and an inclined surface (a part of a conical surface) continuously connecting the inner peripheral surfaces.
  • it is set to form a continuous groove, and the cutting process is continuously performed so as not to deteriorate the surface roughness of the finished surface.
  • the first groove 12a is formed in the lens holding portion 12 having the inclined surface, there is a possibility that it becomes a leak path as a continuous groove when formed by the conventional cutting process.
  • Providing the third groove portion 14 is effective.
  • the formation of the intermediate region having the projection 13 and the third groove 14 is the same as that of the first embodiment.
  • the lens-barrel-equipped lens 1 of the second embodiment can stably obtain air tightness.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a lens barrel 10 applied to the lens barrel 1 of the third embodiment.
  • the portion different from the first embodiment is the shape of the inner peripheral surface of the lens holding portion 12, and more specifically, the shape of the protrusion 13 and the third groove portion 14.
  • the other main components and materials are similar to those of the first embodiment.
  • a third groove portion 14 wider than the first groove portion 12a and the second groove portion 12b is formed, and the third groove portion 14 goes around the inner peripheral surface of the lens holding portion 12 substantially.
  • the first end 14a is in communication with the first projection area 13a
  • the second end 14b is in communication with the second projection area 13b.
  • the third groove portion 14 is cut for approximately one rotation, and after a non-cutting step for 10 rotations is provided again, the second groove portion 12 b is cut.
  • the third groove 14 is wider than the first groove 12a and the second groove 12b and formed in a deep groove.
  • the glass material is more easily embedded in the third groove 14 and filled more reliably than the first groove 12a and the second groove 12b.
  • the glass material easily adheres to the intermediate region of the lens holding portion 12, so that the airtightness can be stably obtained.
  • the airtightness of the manufactured lens 1 with a lens barrel was confirmed by a leak test.
  • FIG. 11 is a graph showing the test results of the leak test.
  • FIG. 11 is a frequency graph in which the He leak amount measured as the horizontal axis is divided by range, and the ratio of the number of target samples to the test sample number is plotted as the vertical axis.
  • the leak test specification was 1.01 ⁇ 10 ⁇ 10 Pa ⁇ m 3 / sec or less, 15 NG products were confirmed in the conventional example, and more than half of the test samples were defective.
  • the specifications were stably satisfied, and no NG product was confirmed. From this, it was considered that in the test sample of the example, the spiral cutting marks were divided, and the glass material was in close contact with the intermediate region.
  • the lens with barrel 1 of the present invention can stably ensure air tightness, it is suitable for the CAN package 2 for preventing deterioration of a semiconductor laser or the like due to oxidation.
  • the lens-barrel-equipped lens 1 capable of obtaining stable and airtightness.
  • Reference Signs List 1 lens with lens barrel 2 CAN package 10 lens barrel 12 lens holding portion 12a first groove portion 12b second groove portion 12c discontinuous portion 13 protrusion portion 13a first protrusion region 13b second protrusion region 14 third groove portion 14a First end portion 14b Second end portion 15 Component storage portion 16 Flange portion 17 Welded joint portion 20 Lens 20a First optical surface 20b Second optical surface 21 Outer peripheral surface 40 Electric component (semiconductor laser) 50 substrate 61, 62 mold (core)

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Abstract

【課題】安定して気密性が得られる鏡筒付きレンズを提供することを目的としている。 【解決手段】筒状の鏡筒１０と、鏡筒１０に保持されるレンズ２０とからなる鏡筒付きレンズ１において、鏡筒１０はレンズ２０の外周面２１に当接するレンズ保持部１２を備え、レンズ保持部１２は、螺旋状に連続して形成されてなる第１の溝部１２ａと、螺旋状に連続して形成されてなる第２の溝部１２ｂと、第１の溝部１２ａと第２の溝部１２ｂとを分断する中間領域と、を有し、前記中間領域は突起部１３と第３の溝部１４とからなる、ことを特徴とする。

Description

鏡筒付きレンズ及び鏡筒付きレンズの製造方法
　本発明は、鏡筒内にレンズを納めてなる鏡筒付きレンズ及びその製造方法に関し、特に安定して気密性が得られる鏡筒付きレンズ及び鏡筒付きレンズの製造方法に関する。
　従来、光通信などの分野において、筒状の鏡筒内にレンズを保持してなる鏡筒付きレンズが知られている。鏡筒付きレンズは、光通信装置においてアイソレータにコリメータ光を送り、または光ファイバの端面にレーザ光を集光させるなどの機能を有するものとして使用される。また、基板に設けられる半導体レーザ等の電気部品を鏡筒が覆い気密密封した状態で取付けられることによって、酸化による半導体レーザ等の劣化を防止する気密構造が知られている。
　この気密構造では、金属製の基板に半導体レーザを固定し、基板を覆うように鏡筒付きレンズを設けると共に、鏡筒の下面と基板とを溶接接合する。このように用いられる鏡筒付きレンズとしては、例えば特許文献１に開示されている。
　特許文献１では、ステンレス系フェライト鋼で製作したレンズホルダ（鏡筒）に筒状部分を設け、レンズホルダ内にレンズを固定した後、半導体レーザを搭載したベース（基板）に筒状部分をかぶせて、不活性ガスを封入してから溶接等により気密封止していた。
特開２００５－２０８３３０号公報
　しかし、ステンレス系フェライト鋼の鏡筒は切削加工で製作されるため、その内周面には螺旋状の切削痕が形成されていた。この切削痕は微細な溝部を設けたような形状であり、鏡筒内周面の回転切削においては螺旋状に繋がった溝部を形成することになる。そのため、このような気密封止用の鏡筒において、レンズに成形されるガラス素材が鏡筒内周面の切削痕の連続した溝部を十分に充填できなかった場合、この溝部を通して、微小なリーク経路が形成されることが判明した。
　鏡筒の下面と基板とを溶接接合する光通信装置において微小なリーク経路が残存していると、封入した不活性ガスが流出し酸化性の気体が流入することで半導体レーザ等が劣化しやすくなる。そのため、溶接接合用の鏡筒付きレンズにリークテストをおこなって、気密性が確保されていることを保証する必要があった。したがって、微小なリーク経路が残存しない鏡筒付きレンズが望まれていたが、実用的な製造方法で安定して気密性を得ることは困難であった。
　前記課題を鑑み、本発明は安定して気密性が得られる鏡筒付きレンズを提供することを目的とする。
　本発明は、筒状の鏡筒と、前記鏡筒に保持されるレンズとからなる鏡筒付きレンズにおいて、前記鏡筒は前記レンズの外周面に当接するレンズ保持部を備え、前記レンズ保持部は、螺旋状に連続して形成されてなる第１の溝部と、螺旋状に連続して形成されてなる第
２の溝部と、前記第１の溝部と前記第２の溝部とを分断する中間領域と、を有し、前記中間領域は突起部と第３の溝部とからなる、ことを特徴とする。
　これにより、第１の溝部と第２の溝部は中間領域でリーク経路となる連続螺旋溝が分断されるとともに、プレスによってレンズを鏡筒内に一体成形するときに、中間領域の突起部にガラス素材が当接して、中間領域の第３の溝部にガラス素材が確実に充填される。
　したがって、本発明の鏡筒付きレンズは安定して気密性が得られる。
　さらに、前記突起部と前記第３の溝部とは前記レンズ保持部の略周方向に連設し、前記突起部と前記第３の溝部とからなる前記中間領域は前記レンズ保持部の内周面を少なくとも一周していることが好適である。こうすれば、１周している中間領域によって第１の溝部と第２の溝部とが完全に分断されているので、第１の溝部と第２の溝部に不連続なリーク経路を有する場合でも安定して気密性が得られる。
　前記第３の溝部は前記第１の溝部と前記第２の溝部とに比べて深溝に形成されてなることが好ましい。こうすれば、第１の溝部や第２の溝部に比べて第３の溝部にガラス素材が容易に埋め込まれ充填される。
　前記突起部は少なくとも第１の突起領域と第２の突起領域とを有し、前記第３の溝部は略周方向に一方の端部と他方の端部とを有し、前記一方の端部は前記第１の突起領域を介して前記第１の溝部と略周方向に連設し、前記他方の端部は前記第２の突起領域を介して前記第２の溝部と略周方向に連設し、前記中間領域は前記レンズ保持部の内周面を螺旋状に少なくとも一周していることが実際的である。この場合、それぞれの突起領域で連続螺旋溝が分断されているとともに、一周している中間領域によって第１の溝部と第２の溝部が分断されているので、より安定して気密性が得られる。
　また、本発明は、筒状の鏡筒と、前記鏡筒に保持されるレンズとからなる鏡筒付きレンズの製造方法であって、前記鏡筒は前記レンズの外周面に当接するレンズ保持部を備え、前記レンズ保持部は切削加工によって形成され、前記切削加工は、螺旋状に連続して形成されてなる第１の溝部と、螺旋状に連続して形成されてなる第２の溝部と、前記第１の溝部及び前記第２の溝部を分断する中間領域と、を設ける処理を含み、前記中間領域を設ける処理は突起部を形成する工程と第３の溝部を形成する工程である、ことを特徴とする。
　これにより、鏡筒を切削する加工装置に保持した状態で、通常の螺旋状に切削する処理に中間領域を設ける処理を加えるだけで、リーク経路となる連続溝を分断した鏡筒が得られる。したがって、安定して気密性が得られる鏡筒付きレンズを製作することができる。
　前記第１の溝部を設ける処理は第１の切削工程であり、前記突起部を形成する工程は前記第１の切削工程に引き続く非切削工程であり、前記第２の溝部を設ける処理は前記非切削工程後におこなう第２の切削工程であることが実際的である。こうすれば、加工装置でそれぞれの処理を連続しておこなうことができ、容易に製作することができる。
　前記第３の溝部を形成する工程は、前記第１の溝部及び前記第２の溝部に比べて深溝を形成する第３の切削工程であることが好適である。こうすれば、中間領域にガラス素材を密着しやすい鏡筒になるので、安定して気密性が得られる。
　以上のように本発明によれば、安定して気密性が得られる鏡筒付きレンズを提供することができる。
第１の実施形態の鏡筒付きレンズを示す断面図である。 第１の実施形態の鏡筒付きレンズを示す部分拡大断面図である。 第１の実施形態の鏡筒付きレンズを示す部分拡大断面図である。 不連続なリーク経路が残存する状態の説明図である。 第１の実施形態の鏡筒付きレンズに適用する鏡筒を示す断面図である。 図５の鏡筒を製作する工程の説明図である。 鏡筒付きレンズのレンズを成形する工程の説明図である。 第２の実施形態の鏡筒付きレンズを示す断面図である。 第２の実施形態の鏡筒付きレンズに適用する鏡筒を示す断面図である。 第３の実施形態の鏡筒付きレンズに適用する鏡筒を示す断面図である。 リークテストの試験結果を示すグラフである。 鏡筒付きレンズを用いて気密密封されたＣＡＮパッケージの構造を示す模式断面図である。
＜第１の実施形態＞
　本発明の第１の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。なお、説明が分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更して特徴部分を強調したものになっている。図１は、第１の実施形態の鏡筒付きレンズ１を示す断面図、図２及び図３はその部分拡大断面図である。これらの図に示すように、本実施形態における鏡筒付きレンズ１は、筒状に形成されてなる鏡筒１０とレンズ２０とから構成されている。レンズ２０は第１光学面２０ａと第２光学面２０ｂとを有するガラスレンズである。
　鏡筒１０はフェライト系のステンレス鋼を切削することにより形成されている。また、レンズ２０は鏡筒１０内においてガラス素材がプレスされることにより成形されている。鏡筒１０を形成するステンレス鋼は、ガラス素材よりもわずかに線膨張係数が大きいものが用いられる。これによりレンズ２０をプレスする際の高温状態から常温に戻ったとき、鏡筒１０内にはレンズ２０の外周面２１を締め付ける方向に力がかかることとなり、レンズ２０を確実に保持することができる。
　図１２は鏡筒付きレンズ１を用いて気密密封されたＣＡＮパッケージ２の構造を示す模式断面図である。ここで、図１に示すように、鏡筒１０は、一方の開口側に配置されてレンズ２０を保持するレンズ保持部１２と、他方の開口側に配置されて内部に電気部品４０を収納する部品収納部１５と、部品収納部１５の開口端から外周側に延出形成される鍔部１６と、が一体的に形成されて構成されている。鏡筒１０と基板５０を溶接接合するため、鏡筒１０の鍔部１６には、下面に凸状の溶接接合部１７が形成されている。溶接の際には、不活性ガス中で鍔部１６の上面が電極により押圧され、溶接接合部１７が基板５０に対して加圧される。この状態で電極から基板５０に電流を流すことで、溶接接合部１７の先端部が溶着し、基板５０と接合される。このようにして、図１２のようなＣＡＮパッケージ２が製作され、電気部品４０を気密状態で密封することができる。
　図１に示すレンズ保持部１２と部品収納部１５は、いずれも円筒形状を有するように形成されており、レンズ保持部１２の内周面にはレンズ２０の外周面２１が接している。そして、図１、図２及び図３に示すように、外周面２１と接するレンズ保持部１２の内周面の中間領域には、突起部１３と第３の溝部１４とが形成されている。本実施形態では、このようにレンズ保持部１２の内周面に突起部１３と第３の溝部１４とが形成されていることにより、安定して気密性が得られる鏡筒付きレンズ１を提供できる。
　この作用効果について、従来の構造と比較しながら詳細に説明する。
　鏡筒１０はフェライト系のステンレス鋼を旋盤等の加工装置によって切削されるので、加工装置での回転と送りによって螺旋状の切削痕が残存している。一般に、研磨等の特殊加工はコストが高く、採用しがたい。ほとんどの場合、鏡筒１０の仕上げ加工は鏡筒付きレンズ１の設計仕様に合わせた加工精度の切削仕上げとしている。したがって、切削仕上げの切削痕が鏡筒１０の全面に亘って存在している。この切削痕は、加工面の表面粗さとして、表面粗さ測定器によって計測されるものである。
　従来は、螺旋状の切削痕が１本の連続溝と見なされる状態であっても、ガラス素材は溝の空気を押し出すように埋め込まれ、ガラス素材が隙間無く切削痕に充填されると考えられていた。しかしながら、切削痕は比較的細かい溝形状であり、溝の底部に空気が残りガラスの充填されない隙間を生じやすいことが判明した。この隙間によって、成形後のレンズ２０の両面にわたる微小なリーク経路が形成されていた。
　このようにリーク経路が残存していると、ＣＡＮパッケージ２として鏡筒１０と基板５０を溶接接合し不活性ガスを封入したにも関わらず、不活性ガスが流出し酸化性の気体が流入することで半導体レーザ等の劣化を生じる。
　このような連続する螺旋溝は切削加工を用いている限り、溝の深さに加工条件による差異はあっても本質的に回避できない問題である。なお、図１等ではレンズ保持部１２のみに切削痕の溝を強調した断面図としたが、他の切削面にも同様の切削痕が連続溝として存在している。
　本実施形態では、この連続溝を分断するために、突起部１３と第３の溝部１４とからなる中間領域をレンズ２０の外周面２１と接するレンズ保持部１２の部分に設けている。突起部１３と第３の溝部１４とからなる中間領域はレンズ保持部１２の内周面を少なくとも一周していることが好ましい。
　このようにレンズ保持部１２の部分に突起部１３と第３の溝部１４とからなる中間領域を設けるように加工された鏡筒１０であれば、第１の溝部１２ａと第２の溝部１２ｂは中間領域で連続螺旋溝が分断されるとともに、プレスによってレンズ２０を鏡筒１０内に一体成形するときに、中間領域の突起部１３にレンズ２０のガラス素材が当接して、中間領域の第３の溝部１４にガラス素材が確実に充填される。
　なお、突起部１３の表面にも切削痕が第１の溝部１２ａ及び第２の溝部１２ｂと同様に残っているが、第３の溝部１４を設けていることによって連続溝としては分断されるので、突起部１３の表面にある切削痕がリーク経路となる可能性を低減できる。中間領域に第３の溝部１４を設けていない場合には、突起部１３の表面にある切削痕あるいはキズ不良によってリーク経路が繋がってしまう可能性を有しているので、第３の溝部１４を設けることが必要である。
　他方、中間領域として第３の溝部１４のみで突起部１３を設けていない場合、第１の溝部１２ａから第２の溝部１２ｂに繋がるリーク経路を遮断できない可能性がある。突起部１３を同時に設けていることで不連続な面を形成し、かつレンズ２０の成形時にガラス素材が最初に突起部１３と接しやすいので、上記のようなリーク経路を遮断できない可能性を低減できる。
　さらに、第１の溝部１２ａと第２の溝部１２ｂとが切削加工の精度内でのうねりを有する結果として、不連続部１２ｃが形成されている場合がある。図４は不連続なリーク経路
が残存する状態の説明図である。突起部１３と第３の溝部１４とからなる中間領域がレンズ保持部１２の内周面を一周していない場合、周方向の位置によって不連続部１２ｃが分断できていない可能性があり、この場合には空気が残りやすいために不連続なリーク経路が残存してしまう。その結果、連続溝と不連続なリーク経路とが繋がって、成形後のレンズ２０の両面にわたる微小なリーク経路を形成する可能性がある。したがって、突起部１３と第３の溝部１４とからなる中間領域はレンズ保持部１２の内周面を少なくとも一周していることが好適である。こうすれば、一周している中間領域によって第１の溝部１２ａと第２の溝部１２ｃとが全周に亘って完全に分断されているので、第１の溝部１２ａと第２の溝部１２ｂとが不連続なリーク経路を有する場合でも安定して気密性が得られる。
　第３の溝部１４は、第１の溝部１２ａと第２の溝部１２ｂとに比べて、深溝に形成されてなることが好ましい。こうすれば、第１の溝部１２ａや第２の溝部１２ｂに比べて、第３の溝部１４は幅広に形成されるのでガラス素材が容易に埋め込まれ、より確実に充填される。
　上記のように、本実施形態の鏡筒１０はレンズ保持部１２の中間領域にガラス素材を密着させやすいので、安定して気密性が得られる。
　次に、本実施形態の鏡筒付きレンズ１の製造方法について説明する。図５は第１の実施形態の鏡筒付きレンズ１に適用する鏡筒１０を示す断面図、図６は図５の鏡筒１０を製作する工程の説明図である。
　ステンレス鋼を切削加工できる自動旋盤等の加工機に鏡筒用の素材を装着する。図６に示すように、主軸を回転させるとともに、Ｘ方向に切込量が適正になるように設定され、Ｚ方向に送り量が設定されて、端面加工、外形加工、内面加工をおこなえるような制御軸数が２軸以上の加工機であればよい。なお、チャックサイズは鏡筒用の素材の大きさに合うものを選択する。外形が最大径４ｍｍ程度であれば、一般的な３インチのチャックでよい。
　必要な寸法と仕上げ状態が得られるように切削加工条件と切削補助剤（切削油等）は適宜選択される。図６に示すようなレンズ保持部１２の内周面の最終切削において、第1の
溝部１２ａの切削工程を経て中間領域に加工バイトの刃先が到達したら切込量が０になるように設定して非切削工程を設ける。非切削の内周面は第１の溝部１２ａの切込量に相当する高さの突起部１３として第１の溝部１２ａよりも突出する。続いて、切込量を１０μｍ程度に設定して第３の溝部１４の切削工程を設けた。所定の長さ（被加工素材の回転）の溝を形成した後、再び被切削工程を設け、第２の突起部（図示していない）を設けた。この後、第２の溝部１２ｂを第１の溝部１２ａと同様の加工条件で部品収納部１５に向かって切削工程をおこなった。
　上記の製造方法であれば、加工装置でそれぞれの処理を連続しておこなうことができ、容易に製作することができる。
　こうして所定の形状に切削加工した鏡筒１０を用いて、成形装置によってレンズ２０を一体に成形する。図７は鏡筒付きレンズ１のレンズ２０を成形する工程の説明図である。図７に示すように、第１光学面２０ａの転写面を有する入子６１を備える上型と、第２光学面２０ｂの転写面を有する入子６２を備える下型と、を有する金型によって、球状または円筒状のガラス素材を加熱状態でプレスして、レンズ２０を所定の面形状に成形する。このとき、図７の上下方向に圧縮されたガラス素材はレンズ保持部１２に当接するように押し出されて、外周面２１がレンズ保持部１２に圧着される。
　鏡筒１０の線膨張係数がレンズ２０の線膨張係数よりもわずかに大きい組み合わせであり、成形装置から取り出された鏡筒付きレンズ１は適度な締め付け力でレンズ２０を密着保持している。
　この後、必要に応じてレンズ２０の第１光学面２０ａ及び第２光学面２０ｂに反射防止膜を蒸着等により成膜（ＡＲコート）する。電気部品４０を気密状態で密封するための鏡筒付きレンズ１では、リークテストを含む検査がおこなわれて、所定のリーク量よりも大きいリークが発見されたものは不良品として廃棄される。
　鏡筒１０のステンレス鋼としては、ＳＵＳ４３０を用いることができる。また、その鏡筒１０と組み合わせるレンズ２０としては、線膨張係数が７０～９０×１０-7／Ｋ程度のガラス素材から選ぶことができる。このようなガラス素材は、例えば、オハラ（株）製のＬ－ＢＡＬ３５、Ｌ－ＬＡＨ８４、Ｌ－ＬＡＨ５３、あるいはＳｃｈｏｔｔ　ＡＧ製のＰ－ＳＫ５７、Ｐ－ＬＡＳＦ４７、等がある。なお、鏡筒１０の線膨張係数がレンズ２０の線膨張係数よりもわずかに大きい組み合わせであれば、上記材料に限定されずに本発明を適用可能である。
　上記の製造工程では第３の溝部１４の両端に連設するように突起部１３が複数形成されるが、これに限らず、第３の溝部１４の一端が突起部１３に連設すれば、他端は第１の溝部１２ａもしくは第２の溝部１２ｂに連設していてもよい。
　また、レンズ保持部１２の内周面の切削工程は上記の手順以外にも、あらかじめ中間領域に第３の溝部１４を切削してから、中間領域を除く第１の溝部１２ａ及び第２の溝部１２ｂを切削する順番で加工してもよい。あるいは、第１の溝部１２ａと第２の溝部１２ｂの間に非切削工程で中間領域の突起領域を設けた後に、この突起領域の一部に切削工程を追加して第３の溝部１４を形成する順番で加工してもよい。この場合、前記突起領域のうち、第３の溝部１４を形成しないで残った領域が突起部１３になる。
　このように、鏡筒１０を切削する加工装置に保持した状態で、通常の螺旋状に切削する処理に中間領域を設ける処理を加えることにより、リーク経路となる連続溝を分断した鏡筒１０が得られる。したがって、安定して気密性が得られる。
＜第２の実施形態＞
　図８は第２の実施形態の鏡筒付きレンズ１を示す断面図で、図９はその鏡筒付きレンズ１に適用する鏡筒１０を示す断面図である。第１の実施形態と異なる部分はレンズ保持部１２の内周面の形状と、その形状に当接して成形されるレンズ２０の外周面２１の形状である。その他の主要な構成や材質は第1の実施形態と同様である。
　本実施形態においては第１の溝部１２ａが、内径の異なるふたつの円筒の内周面とそれらの内周面を連続に結ぶ傾斜面（円錐形の面の一部）とに形成されている。しかしながら、これらを切削する旋盤加工では連続溝を形成するように設定されて、仕上げ面の表面粗さを悪化させないように連続して切削工程がおこなわれる。
　このように第１の溝部１２ａが傾斜面を有するレンズ保持部１２に形成されていても、従来の切削工程で形成された場合に連続溝としてリーク経路になる可能性があるので、突起部１３及び第３の溝部１４を設けることが効果を奏する。この突起部１３及び第３の溝部１４を有する中間領域の形成は第１の実施形態と同様である。
　したがって、第２の実施形態の鏡筒付きレンズ１は安定して気密性が得られる。
＜第３の実施形態＞
　図１０は第３の実施形態の鏡筒付きレンズ１に適用する鏡筒１０を示す断面図である。第１の実施形態と異なる部分はレンズ保持部１２の内周面の形状であり、より詳しくは突起部１３及び第３の溝部１４の形状である。その他の主要な構成や材質は第1の実施形態
と同様である。
　本実施形態において、第１の溝部１２ａと第２の溝部１２ｂとに比べて幅広の第３の溝部１４が形成され、第３の溝部１４はレンズ保持部１２の内周面をほぼ一周するとともに、第１の端部１４ａは第１の突起領域１３ａと連設し、第２の端部１４ｂは第２の突起領域１３ｂと連設している。なお、第１の突起領域１３ａ及び第２の突起領域１３ｂを含む突起部１３にも切削痕が残っているが、図１０では図示していない。
　突起部１３と第３の溝部１４とからなる中間領域を幅広に形成するには、例えば、仕上げ切削において第１の溝部１２ａの切削条件での送り量に対して１０回転分の非切削工程を設けた後、第３の溝部１４の切削をほぼ１回転分おこない、再度１０回転分の非切削工程を設けてから、第２の溝部１２ｂの切削工程をおこなう。
　なお、第３の溝部１４は、第１の溝部１２ａと第２の溝部１２ｂとに比べて、幅広であるとともに深溝に形成されてなることが好ましい。こうすれば、第１の溝部１２ａや第２の溝部１２ｂに比べて、第３の溝部１４にはガラス素材が容易に埋め込まれ、より確実に充填される。
　本実施形態では、一周している中間領域が第１の溝部１２ａと第２の溝部１２ｂとを完全に分断しているので、安定して気密性が得られる。
　上記のように、本実施形態の鏡筒１０はレンズ保持部１２の中間領域にガラス素材が密着しやすいので、安定して気密性が得られる。
　製作した鏡筒付きレンズ１の気密性をリークテストによって確認した。
　従来例の試験サンプル２８個と実施例の試験サンプル１００個を気密試験装置に取り付けてＨｅリーク量を測定した。
　図１１はリークテストの試験結果を示すグラフである。図１１は、横軸として測定されたＨｅリーク量を範囲ごとに分け、縦軸として試験サンプル母数に対する対象サンプル数の割合をプロットした頻度グラフである。リークテストの仕様を１．０１×１０-10Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃ以下とすると、従来例ではＮＧ品が１５個確認され、試験サンプルの半数以上が不良品であった。一方、実施例では安定して仕様を満たしており、ＮＧ品は確認されなかった。このことから、実施例の試験サンプルでは螺旋状の切削痕が分断され、中間領域にガラス素材が密着していることが考察された。
　したがって、本発明の鏡筒付きレンズ１は、安定して気密性を確保できているので、酸化による半導体レーザ等の劣化を防止するＣＡＮパッケージ２に適している。
　以上のように本発明によれば、安定して気密性が得られる鏡筒付きレンズ１を提供することができる。
１　鏡筒付きレンズ
２　ＣＡＮパッケージ
１０　鏡筒
１２　レンズ保持部
１２ａ　第１の溝部
１２ｂ　第２の溝部
１２ｃ　不連続部
１３　突起部
１３ａ　第１の突起領域
１３ｂ　第２の突起領域
１４　第３の溝部
１４ａ　第１の端部
１４ｂ　第２の端部
１５　部品収納部
１６　鍔部
１７　溶接接合部
２０　レンズ
２０ａ　第１光学面
２０ｂ　第２光学面
２１　外周面
４０　電気部品（半導体レーザ）
５０　基板
６１、６２　金型（入子）

Claims (7)

  1. 　筒状の鏡筒と、前記鏡筒に保持されるレンズとからなる鏡筒付きレンズにおいて、
    前記鏡筒は前記レンズの外周面に当接するレンズ保持部を備え、
    前記レンズ保持部は、螺旋状に連続して形成されてなる第１の溝部と、螺旋状に連続して形成されてなる第２の溝部と、前記第１の溝部と前記第２の溝部とを分断する中間領域と、を有し、
    前記中間領域は突起部と第３の溝部とからなる、
    ことを特徴とする鏡筒付きレンズ。
  2. 　前記突起部と前記第３の溝部とは前記レンズ保持部の略周方向に連設し、
    前記突起部と前記第３の溝部とからなる前記中間領域は前記レンズ保持部の内周面を少なくとも一周していることを特徴とする請求項１に記載の鏡筒付きレンズ。
  3. 　前記第３の溝部は前記第１の溝部と前記第２の溝部とに比べて深溝に形成されてな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。
  4. 　前記突起部は少なくとも第１の突起領域と第２の突起領域とを有し、前記第３の溝部は略周方向に一方の端部と他方の端部とを有し、
    前記一方の端部は前記第１の突起領域を介して前記第１の溝部と略周方向に連設し、前記他方の端部は前記第２の突起領域を介して前記第２の溝部と略周方向に連設し、
    前記中間領域は前記レンズ保持部の内周面を螺旋状に少なくとも一周している、
    ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の鏡筒付きレンズ。
  5. 　筒状の鏡筒と、前記鏡筒に保持されるレンズとからなる鏡筒付きレンズの製造方法であって、
    前記鏡筒は前記レンズの外周面に当接するレンズ保持部を備え、
    前記レンズ保持部は切削加工によって形成され、
    前記切削加工は、螺旋状に連続して形成されてなる第１の溝部と、螺旋状に連続して形成されてなる第２の溝部と、前記第１の溝部及び前記第２の溝部を分断する中間領域と、を設ける処理を含み、
    前記中間領域を設ける処理は突起部を形成する工程と第３の溝部を形成する工程である、ことを特徴とする鏡筒付きレンズの製造方法。
  6. 　前記第１の溝部を設ける処理は第１の切削工程であり、
    前記突起部を形成する工程は前記第１の切削工程に引き続く非切削工程であり、
    前記第２の溝部を設ける処理は前記非切削工程後におこなう第２の切削工程であることを特徴とする請求項５に記載の鏡筒付きレンズの製造方法。
  7. 　前記第３の溝部を形成する工程は、前記第１の溝部及び前記第２の溝部に比べて深溝を形成する第３の切削工程であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の鏡筒付きレンズの製造方法。
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