(57)【要約】【課題】ボールレンズを、基板に対し高精度に位置決めすること。【解決手段】筒状のホルダ（２）と、ホルダ（２）に収容されるボールレンズ（３）と、を有するレンズ保持体（１）において、ボールレンズ（３）は、少なくとも一方の開口端（２ｃ、２ｄ）と面一である構成とした。或いは、筒状のホルダ（１２）と、ホルダ（１２）に収容されるボールレンズ（３）と、を有するレンズ保持体（１０）において、ボールレンズ（３）の一部が、少なくとも一方の開口端（１２ｃ、１２ｄ）より外側に突出している構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のホルダと、前記ホルダに収容されるボールレンズと、を有し、
前記ボールレンズは、少なくとも一方の開口端と面一であることを特徴とするレンズ保持体。
【請求項２】
筒状のホルダと、前記ホルダに収容されるボールレンズと、を有し、
前記ボールレンズの一部が、少なくとも一方の開口端より外側に突出していることを特徴とするレンズ保持体。
【請求項３】
前記ホルダには、平面状の実装面が設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ保持体。
【請求項４】
前記ボールレンズに、表面コートが施されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のレンズ保持体。
【請求項５】
基板と、請求項１から請求項４のいずれかに記載されたレンズ保持体と、を有し、前記レンズ保持体は、前記基板上に実装されていることを特徴とする光学基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールレンズを備えたレンズ保持体、及び、光学基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板と、基板上に実装されたボールレンズと、を有する光学基板においては、ボールレンズのハンドリング性が悪く、ボールレンズを、基板上に高精度に位置決めすることが困難である。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１のように、ボールレンズをホルダに保持することで、ハンドリング性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１１１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、ボールレンズが、ホルダの開口端よりも内側に配置されている。
【０００６】
このため、ボールレンズと、ホルダの開口端との間の距離を高精度に制御できないと、基板に対するボールレンズの位置決め精度は低下する。このように、位置決め精度が低下することで、例えば、光源と、ボールレンズとの間の光軸上の距離がばらつき、光学性能が低下する。また、特許文献１には、ボールレンズ保持体の基板への実装に関する記載がなく、位置決め精度に対しての考慮は、一切なされていない。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ボールレンズを、基板に対し高精度に位置決めすることが可能なレンズ保持体、及び、レンズ保持体が基板上に高精度に位置決めされた光学基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のレンズ保持体は、筒状のホルダと、前記ホルダに収容されるボールレンズと、を有し、前記ボールレンズは、少なくとも一方の開口端と面一であることを特徴とする。
【０００９】
上記レンズ保持体によれば、開口端を、位置決めの際の基準面することができる。したがって、レンズ保持体を、基板上に実装する際、開口端を基準に位置決めすることができ、位置決め精度を向上させることができる。
【００１０】
または、本発明のレンズ保持体は、筒状のホルダと、前記ホルダに収容されるボールレンズと、を有し、前記ボールレンズの一部が、少なくとも一方の開口端より外側に突出していることを特徴とする。
【００１１】
上記レンズ保持体によれば、レンズ保持体を、基板上に実装する際、開口端から突出したボールレンズを基準に、基板上に位置決めすることができ、位置決め精度を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明では、前記ホルダには、平面状の実装面が設けられることが好ましい。この場合には、レンズ保持体を、基板上に、実装面を介して、簡単且つ確実に固定することができる。
【００１３】
また、本発明では、前記ボールレンズに、表面コートが施されていてもよい。この場合には、表面コートの種類に応じて、ボールレンズに様々な機能を付与することができる。
【００１４】
また、本発明の光学基板は、基板と、上記に記載されたレンズ保持体と、を有し、前記レンズ保持体は、前記基板上に実装されていることを特徴とする。
【００１５】
上記光学基板によれば、ボールレンズは、基板上に、ホルダを介して高精度に位置決めされている。したがって、安定した光学性能を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ボールレンズを、基板に対し高精度に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係るレンズ保持体の斜視図である。
【図２】図１のレンズ保持体を、ホルダの中心軸に沿って切断した断面図である。
【図３】図２に示すレンズ保持体の変形例を示す断面図である。
【図４】図２に示すレンズ保持体の変形例を示す断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係るレンズ保持体の斜視図である。
【図６】図５のレンズ保持体を、ホルダの中心軸に沿って切断した断面図である。
【図７】図６に示すレンズ保持体の変形例を示す断面図である。
【図８】図６に示すレンズ保持体の変形例を示す断面図である。
【図９】実装面を備えたホルダを有する、本実施の形態に係るレンズ保持体の斜視図である。
【図１０】実装面を備えたホルダを有する、図９とは別の実施の形態に係るレンズ保持体の斜視図である。
【図１１】実装面を備えたホルダを有する、図９とは別の実施の形態に係るレンズ保持体の斜視図である。
【図１２】本実施の形態に係る光学基板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１の実施の形態に係るレンズ保持体１の斜視図である。図２は、図１のレンズ保持体１を、ホルダ２の中心軸ＣＡに沿って切断した断面図である。図３及び、図４は、図２に示すレンズ保持体の変形例を示す断面図である。
【００１９】
図１に示すレンズ保持体１は、円筒状のホルダ２と、ホルダ２に収容されたボールレンズ３と、を有して構成される。
【００２０】
ホルダ２は、中心軸ＣＡに沿って同心円状で形成された外周面２ａ及び、内周面２ｂと、両側の開口端２ｃ、２ｄと、を備える。外周面２ａと内周面２ｂは、夫々、中心軸ＣＡの全長にわたって、略一定の径で形成されている。したがって、外周面２ａと内周面２ｂとの間のホルダ２の肉厚は、円周方向にわたって略一定厚で形成されている。内周面２ｂは、ボールレンズ３を圧入可能な大きさの径で形成されている。
【００２１】
材質を問うものではないが、例えば、ホルダ２は、金属材料で形成される。特に、防錆性の点、加工性の点、及び表面粗さの観点から、ホルダ２は、ステンレス鋼、ニッケル（合金含む）等で形成されることが好ましい。また、ボールレンズ３は、例えば、ガラス材料で形成された球形状のレンズである。
【００２２】
ボールレンズ３は、内周面２ｂの内側の空間（収容部４と称する）に、圧入されて保持される。これにより、ホルダ２の中心軸ＣＡとボールレンズ３の光軸ＯＡとを一致させることができる。
【００２３】
図１、図２に示す第１の実施の形態では、ボールレンズ３は、両側の開口端２ｃ、２ｄと面一である。ここで、「面一」とは、図２に示すように、ボールレンズ３の光軸ＯＡ上の頂点Ｐ１、Ｐ２と、開口端２ｃ、２ｄとが、夫々、同じ仮想平面Ｓ上に位置することを指す。加えて、「面一」とは、誤差を含み、面一と見做せることをいう。図１、図２では、ホルダ２の中心軸ＣＡに沿った長さＬ１を、ボールレンズ３の直径Ｄ（実際は、光軸ＯＡ上に一致しているが、少しずらして図示した）と略同一寸法で形成している。これにより、ボールレンズ３を、両側の開口端２ｃ、２ｄと面一に揃えることができる。
【００２４】
第１の実施の形態では、ボールレンズ３を、ホルダ２の開口端２ｃ、２ｄと面一となるようにホルダ２に保持したことで、開口端２ｃ、２ｄを、基準面として位置決めすることが可能になる。また、第１の実施の形態では、ボールレンズ３を、ホルダ２に収容して保持しているため、実装の際には、ホルダ２を把持し、或いは、吸着して、基板（図示せず）上の所定位置に位置決めすることができる。したがって、良好なハンドリング性を確保したうえで、開口端２ｃ、２ｄを基準面として、レンズ保持体１を、基板上に高精度に位置決めすることができる。第１の実施の形態では、開口端２ｃ、２ｄの双方を基準面とすることができるため、開口端２ｃ、２ｄの向きに係らず、高精度に基板上への実装が可能である。
【００２５】
第１の実施の形態の変形例として、図３のように、ボールレンズ３を、一方の開口端２ｃにのみ面一に配置してもよい。図３では、ホルダ２の長さＬ２は、ボールレンズ３の直径Ｄよりも長いため、ボールレンズ３を、開口端２ｃに面一となるように配置すると、もう一方の開口端２ｄでは、ボールレンズ３は、内側に配置される。
【００２６】
図３に示す構成でも、開口端２ｃを基準面として、高精度な位置決めが可能になる。ただし、どちらの開口端２ｃ、２ｄが基準面であるか、識別可能としておくのがよい。
【００２７】
例えば、図４のように、基準面である開口端２ｃは、光軸ＯＡに対して直交しているが、基準面ではない開口端２ｄは、光軸ＯＡに対して斜めに傾斜している。したがって、図４のように、ホルダ２を横に向けた状態で基板上に実装する際、開口端２ｃを基準面として識別することができる。このように、開口端２ｃ、２ｄの傾き、或いは形状等を異ならせることで、基準面の識別が可能である。
【００２８】
図５は、第２の実施の形態に係るレンズ保持体１０の斜視図である。図６は、図５のレンズ保持体１０を、ホルダ１２の中心軸ＣＡに沿って切断した断面図である。
【００２９】
図５、図６に示すレンズ保持体１０では、ボールレンズ３の一部が、円筒状のホルダ１２の一方の開口端１２ｃから外側に突出している。なお、図５、図６では、ボールレンズ３と、開口端１２ｄとが、面一とされている。この実施の形態では、ホルダ１２の中心軸ＣＡに沿った長さＬ３を、ボールレンズ３の直径Ｄ（実際は、光軸ＯＡ上に一致しているが、少しずらして図示した）よりも短くしている。
【００３０】
一方、図７に示すように、ボールレンズ３を、両方の開口端１２ｃ、１２ｄから外側に突出させてもよい。あるいは、図８に示すように、ボールレンズ３の一部を、開口端１２ｃから外側に突出させるとともに、開口端１２ｄ側では、内側に配置されるようにしてもよい。
【００３１】
ボールレンズ３の開口端からの突出量は、使用用途等に応じて適宜調節することができる。例えば、図８のように、ボールレンズ３の半球程度を、外部に突出させることもできる。
【００３２】
第２の実施の形態では、ボールレンズ３の一部を、ホルダ１２の開口端１２ｃ、１２ｄの少なくとも一方から外側に突出させたことで、突出したボールレンズ３を基準にして位置決めが可能になる。例えば、突出したボールレンズ３の頂点Ｐ１、Ｐ２を基準点として位置決めが可能である。
【００３３】
また、第２の実施の形態では、ボールレンズ３を、ホルダ１２に収容して保持しているため、実装の際には、ホルダ１２を把持し、或いは、吸着して、基板（図示せず）上の所定位置に位置決めすることができる。したがって、良好なハンドリング性を確保したうえで、突出したボールレンズ３を基準として、基板上に高精度に位置決めすることができる。なお、図６では、ボールレンズ３と開口端１２ｄとが、面一であるため、開口端１２ｄを基準面として位置決めすることもできる。
【００３４】
また、第２の実施の形態では、突出したボールレンズ３の表面に、表面に塵埃や汚れが付着しても、ふき取る等して除去しやすい。
【００３５】
また、ボールレンズ３を突出させることで、蒸着法等の既存の技術を用いて、容易に且つ確実に、ボールレンズ３に表面コートを施すことができる。本実施の形態では、ボールレンズ３の一部が突出するように、ボールレンズ３を、ホルダ１２に圧入した後、表面コートを施すことができる。例えば、図８では、ボールレンズ３の表面に、ＡＲコート１５を施しており、これにより、反射防止機能を持たせることができる。限定するものではないが、ＡＲコート以外に、撥水・撥油コート、ハードコート、親水コート、紫外線吸収コート、赤外線吸収コート、電磁波吸収コート、発熱コート、及び帯電防止コート等を選択できる。このように、本実施の形態では、ボールレンズ３の表面に、必要とされる表面処理を施すことができる。なお、蒸着法としては、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）等を選択でき、或いは、無電解メッキ法等を用いることも可能である。
【００３６】
本実施の形態のレンズ保持体１、１０の大きさを限定するものではないが、例えば、ボールレンズの直径は、０．３ｍｍ〜３．０ｍｍ程度であり、ホルダ２、１２の外周面の直径は、０．５ｍｍ〜３．５ｍｍ程度であり、ホルダ２、１２の長さは、０．３ｍｍ〜５．０ｍｍ  程度である。
【００３７】
上記実施の形態では、いずれもホルダ２、１２が円筒状であったが、内周面２ｂ、１２ｂ（収容部４、１４）の軸中心ＣＡに対し直交する方向の断面が、円形状であれば、外周面２ａ、１２ａは同心円状でなくてもよい。例えば、図９に示すホルダ２２では、外周面２２ａが多角形で形成される。これにより、ホルダ２２の外周面２２ａに、複数の平面２２ａ１〜２２ａ８が設けられ、各平面２２ａ１〜２２ａ８を、基板との実装面とすることができる。或いは、図１等に示す断面円形状のホルダ２の外周面２ａの一部に、実装面としての平面部分を設けてもよい。
【００３８】
また、図１０に示すように、ホルダ２の外周面２ａに固定板１６を配置し、固定板１６の表面（図１０では、裏面側に該当する）を、基板との実装面とすることができる。固定板１６は、ホルダ２の外周面２ａの接線方向に向けて設けられる。この固定板１６を、ホルダ２とは別に用意して、ホルダ２に取り付けてもよいし、固定板１６とホルダ２とをもともと一体に形成してもよい。図１０では、固定板１６は、一つのみ図示されているが、ホルダ２の両側に配置されているほうが、実装安定性を向上させることができ好ましい。ただし、固定板１６の数を限定するものではない。
【００３９】
或いは、図１１に示すように、ホルダ２の一方の端部に、例えば、放射状に、複数の固定板１７を設け、各固定板１７の表面（図１１では、裏面側に該当する）を、基板との実装面とすることができる。これら固定板１７を、ホルダ２とは別に用意して、ホルダ２に取り付けてもよいし、固定板１７とホルダ２とをもともと一体に形成してもよい。
【００４０】
なお、図１１において、固定板１７は、一つであってもよく、数を限定するものではない。また、固定板１７を、例えば、周方向に沿ってリング状で形成してもよく、形状を限定するものではない。
【００４１】
図１２は、本実施の形態に係る光学基板２０の斜視図である。図１２に示すように、例えば、図１に示す第１の実施の形態のレンズ保持体１が、基板２１上の所定位置に実装されている。基板２１を限定するものでなく、ＦＰＣ（flexible printed circuit）やＣＯＦ（Chip On Film）等を例示できる。実装の際、レンズ保持体１のホルダ２を把持、或いは吸着した状態で、開口端２ｃを、基板２１上の所定位置に位置決めし、レンズ保持体１を基板２１上に、接着剤や半田等を介して接合する。接合方法には、既存の方法を適用できる。これにより、レンズ保持体１が、基板２１上に精度良く位置決めされた光学基板２０を得ることができる。
【００４２】
例えば、図１２に示す光学基板２０には、基板２１上に光源２４や、反射板２３等が配置されている。例えば、光源２４から照射された光Ｌは、反射板２３で反射し、レンズ保持体１のボールレンズ３に入射される。このとき、レンズ保持体１に保持されたボールレンズ３の光軸ＯＡは、ホルダ２の中心軸ＣＡに一致しており、適切に、光Ｌを、光軸ＯＡ上に入射することができる。更に、本実施の形態では、基板２１に対するボールレンズ３の位置精度に優れるため、光源２４から照射された光Ｌのボールレンズ３に入射されるまでの距離のばらつきを抑制できる。以上により、安定した光学性能を得ることができる。
【００４３】
本実施の形態では、図９、図１０に示した平面状の実装面を介して、レンズ保持体１を、基板２１に実装することで、実装を容易にできるともに、レンズ保持体１と基板２１間の接合強度を高めることができる。
【００４４】
図９、図１０では、レンズ保持体１を構成するホルダ２を横にして基板２１上に実装するが、図１１のレンズ保持体を使用する場合、ホルダ２を立てた状態（すなわち、光軸方向が高さ方向）で基板２１上に実装する。図１１では、固定板１７を介して基板２１上に実装することができるが、固定板１７が設けられていない構成（例えば、図１や図５の構成）では、一方の開口端を、実装面として、レンズ保持体を基板２１上に実装することができる。
【００４５】
また、図１２に示す光学基板２０において、例えば、図８に示すＡＲコート１５を備えたレンズ保持体１０を基板２１上に実装することで、更に、優れた反射防止効果を発揮でき、より安定した光学性能を得ることができる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００４７】
また、ホルダ内に複数のボールレンズを収容してもよく、このとき、端に位置するボールレンズを、開口端と面一とし、或いは、ボールレンズの一部を、開口端から外側に突出させる。
【符号の説明】
【００４８】
１、１０    ：レンズ保持体
２、１２、２２    ：ホルダ
２ａ、２２ａ    ：外周面
２ｂ    ：内周面
２ｃ、２ｄ、１２ｃ、１２ｄ    ：開口端
３    ：ボールレンズ
４    ：収容部
１５    ：ＡＲコート
１６、１７    ：固定板
２０    ：光学基板
２４    ：光源
２３    ：反射板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020091439.tif 000008
【図７】
2020091439.tif 000009
【図８】
2020091439.tif 000010
【図９】
2020091439.tif 000011
【図１０】
2020091439.tif 000012
【図１１】
2020091439.tif 000013
【図１２】
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