(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端面と後端面および外周面を有し、前記前端面から前記後端面に貫通するレンズ保持穴が形成されたレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材の内部に保持されたレンズとを有するレンズユニットにおいて、
前記レンズ保持部材は、厚さが所定の寸法となるように圧縮された金属板から打ち抜かれたものであり、圧縮された前記厚さ寸法によって、前記前端面と前記後端面との長さ寸法が決められており、
前記外周面の端部に、前記金属板から打ち抜かれるときに金属の破断により形成された外テーパ面が設けられており、前記レンズ保持部材を位置決め凹部に位置決めする際に、前記外テーパ面が前記位置決め凹部の角部への対向部となることを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
（ａ）金属板を圧縮して板厚を所定の寸法に設定する工程と、
（ｂ）前記（ａ）の工程で圧縮された金属板から、円板体を打ち抜き、前記円板体の外周面の端部に、金属の破断による外テーパ面を形成する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）の工程の後または前あるいは同時に、前記円板体の中心部にレンズ保持穴を打ち抜いてレンズ保持部材を形成する工程と、
（ｄ）前記レンズ保持穴の内部にレンズを固定する工程と、
を有し、
前記レンズ保持部材を位置決め凹部に位置決めする際に、前記外テーパ面を前記位置決め凹部の角部への対向部とすることを特徴とするレンズユニットの製造方法。
【請求項３】
前記（ｃ）の工程の後または同時に、前記レンズ保持穴の端部に外部に向けて拡開する内テーパ面を形成する請求項２記載のレンズユニットの製造方法。
【請求項４】
前記金属板は、鉛を含まないステンレス鋼である請求項２または３記載のレンズユニットの製造方法。
【請求項５】
前記（ｄ）の工程では、前記レンズ保持穴の内部にガラス素材を供給し、ガラス素材を加熱し圧縮してレンズを成形する請求項２ないし４のいずれかに記載のレンズユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器に搭載されるレンズユニットに係り、特に金属製のレンズ保持部材を高い寸法精度で低コストに加工できるレンズユニットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信などに使用される光学機器には、レンズ保持部材にレンズが固定されたレンズユニットが位置決めされて搭載されている。【０００３】
以下の特許文献１に記載されたレンズユニットは、鏡筒がポリカーボネート樹脂で形成されており、レンズが鏡筒に押し込められて保持されている。【０００４】
特許文献２に記載されたレンズユニットは、金属製の鏡筒が使用されている。レンズユニットの製造方法は、鏡筒の内部にガラス素材が供給され、ガラス素材がガラス転移点まで加熱されプレスされてレンズが成形され、同時に成形後のレンズが鏡筒の内部に固定される。鏡筒の素材は、ガラス素材との線膨張係数の差がなるべく小さい金属材料としてステンレス鋼が選択されている。ステンレス鋼の円筒体をスライサによって所定の長さに切断し、中心穴の内部でガラス素材をプレスしてレンズを成形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５２０９６号公報
【特許文献２】特開平１０−２９８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているレンズユニットは、合成樹脂材料で形成された鏡筒が、レンズが押し込まれた時点で変形するため、レンズユニット全体の寸法精度を高めるのが困難である。また、鏡筒の外形の寸法精度が不安定であるため、光学機器への位置決め精度を高くすることも難しい。【０００７】
特許文献２に記載されたレンズユニットは、金属製の鏡筒を使用しているため、合成樹脂で形成されているものに比べて、鏡筒の外周面の直径などの寸法精度を高くできる。ただし、鏡筒は、金属の円筒体をスライスして製造したものであるため、中心穴に内テーパ面を形成したり、外周の端部に外テーパ面を形成しようとすると、さらに切削加工を行うことが必要になり、製造コストが高くなる。【０００８】
また、鏡筒をステンレス鋼で形成して切削加工すると、切削時間が長くなり、バイトなどの切削工具の寿命も短くなる。快削ステンレス鋼を使用すると切削加工が比較的容易になるが、快削ステンレス鋼は鉛を含むために、環境に悪影響を及ぼす可能性がある。【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、前端面と後端面との長さ寸法を高精度に仕上げることができるレンズ保持部材を用いたレンズユニットを提供することを目的としている。【００１０】
また、本発明は、金属材料でレンズ保持部材を形成でき、しかもプレス工程で寸法精度の良いレンズ保持部材を形成できるレンズユニットの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前端面と後端面および外周面を有し、前記前端面から前記後端面に貫通するレンズ保持穴が形成されたレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材の内部に保持されたレンズとを有するレンズユニットにおいて、
前記レンズ保持部材は、厚さが所定の寸法となるように圧縮された金属板から打ち抜かれたものであり、圧縮された前記厚さ寸法によって、前記前端面と前記後端面との長さ寸法が決められており、
前記外周面の端部に、前記金属板から打ち抜かれるときに金属の破断により形成された外テーパ面が設けられており、前記レンズ保持部材を位置決め凹部に位置決めする際に、前記外テーパ面が前記位置決め凹部の角部への対向部となることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のレンズユニットは、金属板からプレス成形でき、しかも前端面と後端面との間の寸法を高精度に設定できる。【００１４】
また、位置決め凹部に対向する外テーパ面を機械加工することが不要になり、レンズ保持部材を低コストで製造できるようになる。
【００１５】
本発明のレンズ保持部材の製造方法は、
（ａ）金属板を圧縮して板厚を所定の寸法に設定する工程と、
（ｂ）前記（ａ）の工程で圧縮された金属板から、円板体を打ち抜き、前記円板体の外周面の端部に、金属の破断による外テーパ面を形成する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）の工程の後または前あるいは同時に、前記円板体の中心部にレンズ保持穴を打ち抜いてレンズ保持部材を形成する工程と、
（ｄ）前記レンズ保持穴の内部にレンズを固定する工程と、
を有し、
前記レンズ保持部材を位置決め凹部に位置決めする際に、前記外テーパ面を前記位置決め凹部の角部への対向部とすることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明は、レンズ保持部材をプレス工程で形成できるので、製造コストを下げることができ量産に適するようになる。市販の金属板は、厚さが段階的に規定されているが、前記（ａ）の工程で板厚方向にプレスして圧縮することで、所望の厚さのレンズ保持部材を製造できる。また、市販の金属板は、厚さ寸法の公差の幅が大きいが、金属板を厚さ方向へ圧縮することで、打ち抜かれた後のレンズ保持部材は、光軸方向の厚さ寸法の公差の幅の小さいレンズ保持部材となる。【００１８】
また、プレス工程の打ち抜きの際に、金属の破断による外テーパ面を形成しているので、外テーパを切削加工する必要がなく、しかもこの外テーパ面を、光学機器の位置決め凹部の角部に対向させることで、レンズ保持部材を位置決め凹部に突き当てて位置決めすることが可能になる。
【００１９】
本発明は、前記（ｃ）の工程の後または同時に、前記レンズ保持穴の端部に外部に向けて拡開する内テーパ面を形成することができる。【００２０】
内テーパ面もプレス工程で形成できるので、切削加工が不要であり、製造コストを低減できる。【００２１】
本発明は、前記金属板は、鉛を含まないステンレス鋼であることが好ましい。
すなわち、プレス加工で形成しているため、鉛を含む快削ステンレス鋼を使用する必要がない。【００２２】
本発明は、前記（ｄ）の工程で、前記レンズ保持穴の内部にガラス素材を供給し、ガラス素材を加熱し圧縮してレンズを成形することができる。【００２３】
レンズ保持部材をステンレス鋼で形成すると、レンズ保持部材とレンズの線膨張係数の差を小さくでき、レンズ保持部材の内部でレンズを確実に保持できるようになる。なお、本発明は、完成したガラスレンズをレンズ保持穴の内部に供給して固定するものであってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のレンズユニットおよびその製造方法は、レンズ保持部材を、金属板からプレス工程で形成しているので、加工コストを低減できる。また、最初の工程で、金属板を厚さ方向に圧縮しているため、完成後のレンズ保持部材の光軸方向の厚さ（長さ）寸法を自由に設定でき、また厚さ（長さ）寸法を、公差の幅が小さく高精度な値に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のレンズユニットが使用されている光学機器の説明図、
【図２】本発明の実施の形態のレンズユニットを示す断面図、
【図３】光学機器でのレンズユニットの位置決め構造を示す部分断面図、
【図４】金属板素材を厚さ方向に圧縮する工程を示す工程説明図、
【図５】円板体を打ち抜く工程の説明図、
【図６】レンズ保持穴の成形工程を示す説明図、
【図７】完成後のレンズ保持部材の斜視図、
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１には、光学機器の一例として発光装置１の概略構造が示されている。発光装置１は、光通信装置などに使用される。
【００２７】
発光装置１は、台座２の上に発光ダイオードなどの発光素子３が固定されて設置されている。発光素子３の前方にコリメータレンズ５が設けられている。コリメータレンズ５は、レンズ保持部材４に保持され、レンズ保持部材４が台座２に固定されている。発光素子３から発せられた光はコリメータレンズ５によりコリメート光に変換されて、光アイソレータ６に与えられる。
【００２８】
発光装置１の右端部にはコネクタ９が固定され、光ファイバー７の先部に固定されたプラグ８がコネクタ９に装着される。
【００２９】
光アイソレータ６を通過したコリメート光は、発光素子３に戻ることがなく、レンズユニット１０に設けられた集光レンズ１８によって光ファイバー７の端面に集光させられて、光ファイバー７の内部に入射する。
【００３０】
レンズユニット１０は、集光レンズ１８がレンズ保持部材１１に保持されている。レンズ保持部材１１が、発光装置１に設けられた支持部材２０に位置決めされて固定されており、集光レンズ１８は、その光軸が光ファイバー７の光軸に一致し、集光された光が光ファイバー７の端面に集光できるように位置決めされている。
【００３１】
図２には、レンズユニット１０の断面形状が示されている。レンズ保持部材１１は金属製であり、集光レンズ１８はガラス製である。レンズ保持部材１１を構成する金属は、集光レンズ１８を構成するガラス素材と線膨張係数が近いことが好ましく、さらに環境を考慮して鉛を含んでいないものが好ましい。例えば、フェライト系ステンレス鋼のＳＵＳ４３０などが使用される。
【００３２】
レンズ保持部材１１は、光の入射側である前端面１２と光の出射側である後端面１３とが平行である。前端面１２と後端面１３との距離Ｔ１、すなわち光軸Ｏに沿う方向での厚さ寸法（長さ寸法）Ｔ１は、１〜２ｍｍ程度であり、例えば１．６ｍｍである。レンズ保持部材１１の外周面１４は、集光レンズ１８の光軸Ｏを中心とする円筒面であり、光出射側（図２の右側）の端部では、外周面１４に連続する外テーパ面１４ａが形成されている。外テーパ面１４ａは、光出射側に向けて直径が徐々に小さくなる。外テーパ面１４ａは、後に説明する打ち抜き工程で金属が破断した破断面であり、外テーパ面１４ａの面粗度は、外周面１４の面粗度よりも粗くなっている。
【００３３】
レンズ保持部材１１には、レンズ保持穴１５が形成され、レンズ保持穴１５は前端面１２から後端面１３まで貫通している。レンズ保持穴１５の内周面１６は、光軸Ｏを中心とする円筒面である。入射側の端部には、内周面１６と連続する内テーパ面１６ａが形成されている。内テーパ面１６ａは入射側の外部に向けて直径が徐々に広くなるように形成されている。
【００３４】
集光レンズ１８は、前記レンズ保持穴１５の内部でプレスされて形成され、円筒面の内周面１６に固定されている。
【００３５】
図１に示すように、発光装置１に設けられた支持部材２０に、リング状の位置決め凹部２１が形成されている。図３に示すように、位置決め凹部２１は、光軸Ｏを中心とする円筒状の嵌合内周面２２と、光軸Ｏに垂直な向きで光軸Ｏを囲むように形成されたリング状の突き当て面２３とで構成されている。レンズ保持部材１１の外周面１４が、嵌合内周面２２に最小の隙間で嵌合し、後端面１３が突き当て面２３に突き当てられて、レンズ保持部材１１が支持部材２０に位置決めされて固定される。位置決め凹部２１の嵌合内周面２２と突き当て面２３との角部に、外テーパ面１４ａが対向するため、後端面１３を突き当て面２３に確実に密着させて位置決めすることが可能である。レンズ保持部材１１が、位置決め凹部２１に嵌合して位置決めされて、レンズ保持部材１１と支持部材２０とが、接着手段や溶接手段などで固定される。
【００３６】
次に、レンズ保持部材１１の製造方法およびレンズユニット１０の製造方法を説明する。
【００３７】
図４（Ａ）は、金属板素材１００を示している。この金属板素材１００は、集光レンズ１８を形成するガラス素材との線膨張係数が小さい金属材料であり、ステンレス鋼板である。特に、鉛を含まない一般には切削加工に向かないとされるステンレス鋼板を使用することが可能である。金属板素材１００の板厚寸法Ｔ０は製造時に決められており、板厚寸法Ｔ０の公差の幅も大きい。
【００３８】
前記金属板素材１００を、圧縮プレス工程で、板厚方向に向けて圧縮し、板厚寸法を減少させて、図４（Ｂ）に示すように、厚さ寸法Ｔ１の金属板１０１を得る。金属板１０１は、下面１１２と上面１１３が平坦である。金属板１０１の板厚寸法Ｔ１は、製造しようとするレンズ保持部材１１の厚さ寸法と一致するように調整され、また圧縮された後の金属板１０１の厚さ寸法Ｔ１の公差の幅は、図４（Ａ）に示す金属板素材１００の板厚寸法Ｔ０の公差の幅に比べて十分に狭くなる。例えば、金属板素材１００の厚さ寸法Ｔ０が呼び寸法で２．０ｍｍであり、圧縮加工後の金属板１０１の厚さ寸法Ｔ１が１．６ｍｍである。
【００３９】
図５に示す打ち抜き工程では、ダイ１２１とポンチ１２２が使用される。ダイ１２１には、打ち抜き穴１２１ａが形成され、打ち抜き穴１２１ａの上向きの開口縁部に切断刃１２１ｂが形成されている。厚さ寸法Ｔ１の金属板１０１がダイ１２１の上に設置され、ポンチ１２２で金属板１０１の上面１１３が打ち込まれて、金属板１０１から円板体１１１が打ち抜かれる。
【００４０】
打ち抜かれた円板体１１１は、ダイ１２１の切断刃１２１ｂで切断された切断面が外周面１４となる。また上面１１３側の端部では、破断部１１４ａにおいて金属材料が破断し、円板体１１１には、外周面１４と連続する破断面が外テーパ面１４ａとして形成される。外テーパ面１４ａは、切断刃１２１ｂで切断されることなく、金属板１０１から破断して分離した部分であり、その面は外周面１４よりも粗い。外テーパ面１４ａは、金属板１０１の上面１１３に向かうにしたがって、直径が小さくなる。打ち抜かれた円板体１１１は、前端面１２と後端面１３を有しており、前端面１２から後端面１３までの距離は、金属板１０１の厚さ寸法と同じＴ１である。
【００４１】
図６（Ａ）に示す工程では、打ち抜かれた円板体１１１に、中心穴１１６が形成される。この中心穴１１６はプレスの打ち抜き工程で形成される。図６（Ｂ）に示す工程では、中心穴１１６の前端面１２側の開口縁部がポンチで加圧されて広げられ、内テーパ面１６ａが形成される。同時に中心穴１１６の内周面もポンチで拡開されるなどして内径寸法が調整されて、レンズ保持穴１５が形成され、図７に示すレンズ保持部材１１が完成する。
【００４２】
完成後のレンズ保持部材１１は、レンズ成形工程に送られる。レンズ成形工程では、金型内にレンズ保持部材１１が保持され、レンズ保持穴１５の内部にガラス素材が供給される。レンズ保持部材１１とレンズ素材が一緒に加熱され、レンズ素材がガラス転移点以上に加熱されたときに、上下からレンズ素材が押圧金型で加圧されて、集光レンズ１８の入射側の光学面１８ａと出射側の光学面１８ｂが転写されて形成される。
【００４３】
図４（Ａ）（Ｂ）に示す金属板素材１００の圧縮工程により、金属板１０１の厚さ寸法Ｔ１が、公差の幅が小さい高精度の寸法とされ、完成したレンズ保持部材１１は、前端面１２から後端面１３までの距離Ｔ１すなわち光軸Ｏに沿う方向の厚さ寸法（長さ寸法）Ｔ１が高精度に決められている。したがって、レンズ保持部材１１が、レンズ成形用の金型の内部に設置されたときに、光軸方向に高精度に位置決めできる。その結果、レンズ保持穴１５の内部で集光レンズ１８をプレス成形する際に、レンズ保持部材１１の位置決め基準面である後端面１３から集光レンズ１８の各光学面１８ａ，１８ｂまでの距離を高精度に決めることが可能になる。
【００４４】
図２に示すように、レンズ保持部材１１に集光レンズ１８が保持されたレンズユニット１０では、後端面１３と光学面１８ｂとの距離が短いが、前端面１２と光学面１８ａとの距離は長くなっている。内テーパ面１６ａが集光レンズ１８の光学面１８ａの前方に形成されているため、コリメート光が光学面１８ａに入射するときに、レンズ保持穴１５の内周面１６が影を作らないようにできる。
【００４５】
また、完成後の集光レンズ１８の光学面１８ａと光学面１８ｂに反射防止膜が蒸着工程で形成されるが、このとき、内テーパ面１６ａが形成されているため、蒸着作業の際に、光学面１８ｂの表面の全域に反射防止膜を形成しやすくなる。
【００４６】
なお、前記実施の形態では、集光レンズ１８が、レンズ保持部材１１のレンズ保持穴１５の内部でプレス成形されているが、レンズ保持部材１１とは別の製造工程で完成したガラスレンズが、レンズ保持部材１１のレンズ保持穴１５の内部に挿入されて固定されてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  発光装置
３  発光素子
５  コリメータレンズ
６  光アイソレータ
７  光ファイバー
１０  レンズユニット
１１  レンズ保持部材
１２  前端面
１３  後端面
１４  外周面
１４ａ  外テーパ面
１５  レンズ保持穴
１６ａ  内テーパ面
１８  集光レンズ
２０  支持部材
２１  位置決め凹部
１００  金属板素材
１０１  金属板
１１１  円板体
１１４ａ  破断部
【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】
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【図７】
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