(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な光学特性を確保することで高精度な光通信を可能としつつ、小型化を図れ成形性や組み立て性が向上し、結果としてコスト低減を図れる光通信用のレンズユニット及びそれに用いるレンズを提供する。【解決手段】ホルダ２１の内周面に第１係合部があり、レンズ２２の光軸直交方向外方に第２係合部があり、第２係合部に第１係合部を係合させることで、レンズ２２は基板１２に接することなく、ホルダ２１に対して光軸方向に位置決めされるようになっており、第２係合部と第１係合部とが係合したときに、レンズ２２の弾性変形に基づく付勢力が第２係合部と第１係合部との間に作用する構成とした。従って、レンズ２２をホルダ２１に固定するのに接着剤が不要になる。【選択図】図１
2014202894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光束を光ファイバーに集光する、又は光ファイバーから出射された光束を受光素子に集光する光通信用のレンズユニットであって、
略筒状であって、内周面に第１係合部を備えたホルダと、
プラスチック素材から形成され、光学面と、前記光学面の光軸直交方向外方に形成された第２係合部とを備えたレンズと、前記光源又は前記受光素子を取り付けた基板と、を有し、
前記ホルダは、前記光源又は前記受光素子を取り付けた基板に接合されており、前記レンズは、前記基板に接しておらず、
前記第２係合部に前記第１係合部を係合させることで、前記レンズは、前記ホルダに対して光軸方向に位置決めされるようになっており、前記第２係合部と前記第１係合部とが係合したときに、前記レンズの弾性変形に基づく付勢力が前記第２係合部と前記第１係合部との間に作用することを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記第２係合部は、前記レンズの外周において少なくとも光軸方向に延在する脚部に設けられ、前記脚部の長さをＬとし、前記脚部の肉厚をＤとしたときに、Ｌ／Ｄが２以下を満たすことを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記脚部は、前記光軸に対して傾き、且つ前記光学面から離れるにつれて拡径していることを特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
【請求項４】
前記脚部は切欠を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズユニット。
【請求項５】
前記切欠は、複数個形成され、前記脚部の周方向に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のレンズユニット。
【請求項６】
前記切欠は、前記レンズを成形する際にゲートに対して所定の位置に配置されることを特徴とする請求項４又は５に記載のレンズユニット。
【請求項７】
前記レンズは、前記第２係合部の光軸直交方向内側に、前記脚部に接続し且つ前記脚部から光軸方向に突出してなる把持部を有していることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のレンズユニット。
【請求項８】
前記脚部の付け根の肉厚を、前記脚部のそれ以外の部位の肉厚よりも薄くしたことを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のレンズユニット。
【請求項９】
前記第１係合部は凹部又は凸部を有し、前記第２係合部は凸部又は凹部を有することを特徴とする請求項１〜８に記載のレンズユニット。
【請求項１０】
前記第１係合部は複数の鋸歯状の第１歯を有し、前記第２係合部は前記第１歯に噛合する複数の鋸歯状の第２歯を有することを特徴とする請求項１〜９に記載のレンズユニット。
【請求項１１】
前記ホルダは、前記レンズに当接する当接部を有し、前記第１係合部と前記第２係合部が係合することにより、前記レンズは前記ホルダに対して光軸方向一方向に移動が制限され、前記当接部が前記レンズに当接することで、前記レンズは前記ホルダに対して光軸方向他方向に移動が制限されることを特徴とする請求項１〜１０に記載のレンズユニット。
【請求項１２】
前記レンズの前記ホルダへの組み付けの際、前記第２係合部と前記第１係合部とが係合する直前における前記レンズの弾性変形量は、前記第２係合部と前記第１係合部とが係合した後における前記レンズの弾性変形量より大きいことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のレンズユニット。
【請求項１３】
前記レンズの外径はφ５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のレンズユニット。
【請求項１４】
光源から出射された光束を光ファイバーに集光する、又は光ファイバーから出射された光束を受光素子に集光する光通信用のレンズユニット用のレンズであって、前記レンズユニットは、略筒状であって、内周面に第１係合部を備えたホルダと、前記光源又は前記受光素子を取り付けた基板と、を有しており、前記ホルダは、前記光源又は前記受光素子を取り付けた前記基板に接合されており、
前記レンズは、プラスチック素材から形成され、光学面と、前記光学面の光軸直交方向外方に形成された第２係合部とを備え、
前記第２係合部に前記第１係合部を係合させることで、前記レンズは、前記ホルダに対して光軸方向に位置決めされるようになっており、前記第２係合部と前記第１係合部とが係合したときに、前記レンズの弾性変形に基づく付勢力が前記第２係合部と前記第１係合部との間に作用することを特徴とするレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信等に用いられ、例えば半導体レーザ等の光源からの光を光ファイバーもしくは受光素子に結合する光通信用のレンズユニット及びそれに用いるレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信等において、光源または受光素子と、光ファイバーとの間で効率よく光結合させるために、光結合用のレンズが用いられている。ところで、従来の光結合用のレンズでは、主にガラスレンズが広く用いられている。しかるに、非球面を有するガラスレンズは一般的に高価であり、顕著なコスト高を招いているという問題がある。そこで、特許文献１に示すように、高精度な非球面の成形が容易で大量生産を可能とする、プラスチック製の脚部一体型レンズが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８３５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の脚部一体型レンズにおいては、光伝送路取付用の円筒部と、光電素子取付用の円筒部と、レンズとを一体成形しているので、部品点数は削減されるが、脚部一体型レンズとしての性能（収差性能・脚部平面度・組み付け精度・接着面積）を満たすために、細部まで十分に転写される必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の脚部一体型レンズでは、脚部が光軸方向に比較的長いため、特に脚部の端面近傍において成形不良が生じやすく、脚部平面度が悪くなり、組み付け精度や基板に接着する際の接着面積が十分に確保できない恐れがある。
【０００５】
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、良好な光学特性を確保することで高精度な光通信を可能としつつ、小型化を図れ成形性や組み立て性が向上し、結果としてコスト低減を図れる光通信用のレンズユニット及びそれに用いるレンズ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】
【０００６】
請求項１に記載の光通信用のレンズユニットは、光源から出射された光束を光ファイバーに集光する、又は光ファイバーから出射された光束を受光素子に集光する光通信用のレンズユニットであって、
略筒状であって、内周面に第１係合部を備えたホルダと、
プラスチック素材から形成され、光学面と、前記光学面の光軸直交方向外方に形成された第２係合部とを備えたレンズと、前記光源又は前記受光素子を取り付けた基板と、を有し、
前記ホルダは、前記光源又は前記受光素子を取り付けた基板に接合されており、前記レンズは、前記基板に接しておらず、
前記第２係合部に前記第１係合部を係合させることで、前記レンズは、前記ホルダに対して光軸方向に位置決めされるようになっており、前記第２係合部と前記第１係合部とが係合したときに、前記レンズの弾性変形に基づく付勢力が前記第２係合部と前記第１係合部との間に作用することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、前記レンズを前記ホルダとは別個に形成することで、良好な光学性能を確保したまま、光通信用のレンズユニットの強度を十分確保できる。又、前記レンズは、前記基板に接していないので、前記基板からの熱が伝わりにくく、プラスチック製でありながら安定した光学性能を発揮できる。更に、前記レンズは、前記ホルダとは別体となっており且つ前記基板に接していないため、前記レンズの光軸方向の長さを短くすることができる。そのため、前記レンズを成形する際の成形性が従来の脚部一体型レンズに比べて良くなり、又、光源のスペースも十分確保することができ、成形時に転写不良が起こる可能性を大幅に低減できる。加えて、前記第２係合部に前記第１係合部を係合させることで、前記レンズは、前記ホルダに対して光軸方向に位置決めされるようになっているので、組み付け時に係合部同士を係合させるのみで良いから、部品組付性が向上する。加えて、前記第２係合部と前記第１係合部とが係合したときに、前記レンズの弾性変形に基づく付勢力が前記第２係合部と前記第１係合部との間に作用するので、接着剤を用いることなく、前記ホルダに前記レンズを固定することができる。接着剤が不要となれば、接着剤のはみ出しなどが生じないので、ホルダと基板との間に接着剤が入り込み組み付け精度が悪くなってしまうことや、接着剤が光源側に漏れ出してしまい悪影響を与える恐れが無くなり、工数やコストが低減できる。特にマルチモード光ファイバーの場合、耐用年数や光学性能や組み付け精度がシングルモード光ファイバーの場合と比較して比較的要求されず、また、厳格に封止を行う必要性が薄いため、シングルモード光ファイバーよりも一層好適に本発明を適用でき、組付性の向上、工数やコストの低減のメリットを享受できる。
【０００８】
請求項２に記載のレンズユニットは、請求項１に記載の発明において、前記第２係合部は、前記レンズの外周において少なくとも光軸方向に延在する脚部に設けられ、前記脚部の長さをＬとし、前記脚部の肉厚をＤとしたときに、Ｌ／Ｄが２以下を満たすことを特徴とする。
【０００９】
前記レンズの外周に前記脚部を設けると、前記第２係合部に前記第１係合部を係合させる際に、前記レンズに弾性変形を付与しやすくなるが、成形時に前記樹脂に対応するキャビティ内を通過する樹脂の流動性が課題となる。本発明によれば、前記脚部の長さをＬとし、前記脚部の肉厚をＤとしたときに、Ｌ／Ｄが２以下を満たすようにすることで、樹脂の流動性を確保して高精度なレンズを成形できる。尚、Ｌ／Ｄは、１以上であるとレンズに弾性変形を付与しやすくなるため好ましい。
【００１０】
請求項３に記載のレンズユニットは、請求項２に記載の発明において、前記脚部は、前記光軸に対して傾き、且つ前記光学面から離れるにつれて拡径していることを特徴とする。
【００１１】
これにより、レンズ成形時にキャビティ内を流動する樹脂の流れが良好となり、前記脚部を成形しやすくなるとともに、レンズ組み付け時に前記第２係合部に前記第１係合部を係合させる際、前記レンズに弾性変形を付与しやすくなる。又、前記基板に取り付けた前記光源から前記脚部を離すことで、前記レンズを前記光源に近づけやすくなり、レンズユニットの小型化を図れる。
【００１２】
請求項４に記載のレンズユニットは、請求項２又は３に記載の発明において、前記脚部は切欠を有することを特徴とする。
【００１３】
前記脚部に切欠を設けることにより、前記脚部が切欠を挟む前後方向に脚部が弾性変形しやすくなるため、前記第２係合部を前記第１係合部に係合させやすくなる。また、弾性変形しやすくなるため、前記ホルダに前記レンズを組み付ける際の応力緩和を図れレンズが壊れにくい。
【００１４】
請求項５に記載のレンズユニットは、請求項４に記載の発明において、前記切欠は、複数個形成され、前記脚部の周方向に等間隔に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
前記切欠を複数個設けることで、より一層脚部が弾性変形しやすくなり、且つ壊れにくくなる。又、前記切欠を前記脚部の周方向に等間隔に配置することで、応力の不均一などをなくすことができるため、レンズが傾いてしまうことなどを防ぐことができる。
【００１６】
請求項６に記載のレンズユニットは、請求項４又は５に記載の発明において、前記切欠は、前記レンズを成形する際にゲートに対して所定の位置に配置されることを特徴とする。
【００１７】
前記ゲートの位置が、前記レンズの光軸に対してどの方向になるかによって、成形時の樹脂の流れが決まり、これが前記レンズの光学性能に影響を与える。特に一般的なレーザ光は断面が楕円形状であるから、レーザ光断面形状に対するレンズの光軸回りの位相が通信性能を確保する上で重要となる。そこで、前記切欠を、前記レンズを成形する際にゲートに対して所定の位置に配置することによって、組み付け時に前記切欠を基準として、前記レンズの光軸回りの位相決めを行うことができる。尚、切欠を、レンズの射出成形時に同時に形成すれば、ゲートに対する位置が一義的に決まるので好ましい。
【００１８】
請求項７に記載のレンズユニットは、請求項２〜６のいずれかに記載の発明において、前記レンズは、前記第２係合部の光軸直交方向内側に、前記脚部に接続し且つ前記脚部から光軸方向に突出してなる把持部を有していることを特徴とする。
【００１９】
作業者が前記把持部を把持することで、前記脚部が光軸に近接するように弾性変形をするから、前記ホルダに組み付けやすくなる。
【００２０】
請求項８に記載のレンズユニットは、請求項２〜７のいずれかに記載の発明において、前記脚部の付け根の肉厚を、前記脚部のそれ以外の部位の肉厚よりも薄くしたことを特徴とする。
【００２１】
これにより前記脚部の付け根における剛性が小さくなるため、前記脚部がより一層弾性変形しやすくなり、また前記脚部を弾性変形させた場合でも、前記光学面への応力の影響を極力抑えることができる。
【００２２】
請求項９に記載のレンズユニットは、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記第１係合部は凹部又は凸部を有し、前記第２係合部は凸部又は凹部を有することを特徴とする。
【００２３】
前記凹部と前記凸部を互いに係合させることによって、前記ホルダに対して前記レンズを所定位置に固定することができる。
【００２４】
請求項１０に記載のレンズユニットは、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記第１係合部は複数の鋸歯状の第１歯を有し、前記第２係合部は、前記第１歯に噛合する複数の鋸歯状の第２歯を有することを特徴とする。
【００２５】
前記第１歯と前記第２歯を互いに係合させることによって、前記ホルダに対して前記レンズを所定位置により強固に固定することができる。
【００２６】
請求項１１に記載のレンズユニットは、請求項１〜１０のいずれかにに記載の発明において、前記ホルダは、前記レンズに当接する当接部を有し、前記第１係合部と前記第２係合部が係合することにより、前記レンズは前記ホルダに対して光軸方向一方向に移動が制限され、前記当接部が前記レンズに当接することで、前記レンズは前記ホルダに対して光軸方向他方向に移動が制限されることを特徴とする。
【００２７】
これにより、前記ホルダに対して前記レンズを所定位置により確実に固定することができる。
【００２８】
請求項１２に記載のレンズユニットは、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記レンズの前記ホルダへの組み付けの際、前記第２係合部と前記第１係合部とが係合する直前における前記レンズの弾性変形量は、前記第２係合部と前記第１係合部とが係合した後における前記レンズの弾性変形量より大きいことを特徴とする。
【００２９】
これにより、前記第２係合部と前記第１係合部との所定位置での係合を容易に行うとともに、係合後の離脱を阻止できる。
【００３０】
請求項１３に記載のレンズユニットは、請求項１〜１２のいずれかに記載の発明において、前記レンズの外径はφ５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３１】
本発明は、前記レンズの外径がφ５ｍｍ以下となるような小型のレンズユニットであっても、光通信用のレンズユニットとして十分な性能を得ることができる。
【００３２】
請求項１４に記載のレンズは、光源から出射された光束を光ファイバーに集光する、又は光ファイバーから出射された光束を受光素子に集光する光通信用のレンズユニット用のレンズであって、前記レンズユニットは、略筒状であって、内周面に第１係合部を備えたホルダと、前記光源又は前記受光素子を取り付けた基板と、を有しており、前記ホルダは、前記光源又は前記受光素子を取り付けた前記基板に接合されており、
前記レンズは、プラスチック素材から形成され、光学面と、前記光学面の光軸直交方向外方に形成された第２係合部とを備え、
前記第２係合部に前記第１係合部を係合させることで、前記レンズは、前記ホルダに対して光軸方向に位置決めされるようになっており、前記第２係合部と前記第１係合部とが係合したときに、前記レンズの弾性変形に基づく付勢力が前記第２係合部と前記第１係合部との間に作用することを特徴とする。本発明の効果は、請求項１に記載の発明と同様である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、良好な光学特性を確保することで高精度な光通信を可能としつつ、小型化を図れ成形性や組み立て性が向上し、結果としてコスト低減を図れる光通信用のレンズユニット及びそれに用いるレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態にかかるレンズユニット２０の光軸方向断面図である。
【図２】ホルダ２１とレンズ２２を分解した状態で示す図である。
【図３】（ａ）は、レンズ２２の光ファイバー２４側からみた正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のレンズ２２をIIIB-IIIB線で切断して矢印方向に見た図である。
【図４】第２の実施の形態にかかるホルダ２１Ａとレンズ２２Ａの分解図である。
【図５】変形例にかかるレンズ２２’の断面図である。
【図６】変形例にかかるレンズ２２”の断面図である。
【図７】第３の実施の形態にかかるホルダ２１Ｂとレンズ２２Ｂを示す図である。
【図８】第４の実施の形態にかかるホルダ２１Ｃとレンズ２２Ｃを示す図である。
【図９】第５の実施の形態にかかるホルダ２１Ｄとレンズ２２Ｄを示す図である。
【図１０】第６の実施の形態にかかるホルダ２１Ｅとレンズ２２Ｅを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかるレンズユニット２０の光軸方向断面図である。レンズユニット２０は、ホルダ２１とレンズ２２と光源１３を取り付けた基板１２を有する。給電用の棒状の端子１１を有する円板状の基板１２の中央に、光源としてのレーザチップ１３が取り付けられている。レーザチップ１３は、不図示の配線を介して端子１１に接続されている。
【００３６】
レーザチップ１３の外側を覆うようにして、ホルダ２１とレンズ２２とが配置されている。ホルダ２１は略筒状の形状を有しており、レンズ２２がホルダ２１内に取り付けられている。ホルダ２１の端部２１ｔを基板１２に溶接し、基板１２に取り付けることで、レンズユニット２０となっている。以下、それぞれの構成要素について詳述する。
【００３７】
基板（ステムとも呼ばれる）１２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、円板状の形状をしている。また、基板１２の大きさは、光軸方向から見た際にホルダ２１の外径よりも十分大きくなっており、加えて、基板１２の表面には金メッキが施されている。そして、基板１２を貫通する給電用の棒状の端子１１を有している。また、基板１２の中央にはレーザチップ１３が取り付けられている。レーザチップ１３は、不図示の配線を介して端子１１に接続されている。なお、基板１２の形状は円板状に限らず、多角形状や楕円形状などでもよい。
【００３８】
光通信に用いられる光源としては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ），ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）、などが用いられる。また、用いられる波長は、シングルモードの場合には一般に１３１０±１５ｎｍまたは１５５０±１５ｎｍ程度の波長が、マルチモードの場合には８５０±１５ｎｍ程度の赤外となる波長が用いられる。なお、光源の代わりに受光素子を用いてもよい。受光素子を用いる場合にはＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）などが用いられる。
【００３９】
レンズ２２は、光学面２２ａ、２２ｂと光学面の光軸直交方向外方に形成された第２係合部（ここでは２２ｅ）を有している。また、レンズ２２はフランジ部２２ｃや脚部２２ｄを有していても良い。レンズ２２はプラスチック製であり、例えば、金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出し、冷却することにより成形する射出成形方法により成形されている。なお、光通信用のレンズに用いられるプラスチックとしては、赤外線の透過率が良好なプラスチックであれば特に制限はなく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも特に、吸湿による光学性能の変化が生じにくいという観点から、シクロオレフィン樹脂を用いることが好ましい。また、レンズ２２を光軸方向から見た際の形状は円形状であることが好ましいが、四角形などの多角形状や楕円形状であってもよい。レンズの外形φ２の大きさは２〜８ｍｍであることが好ましく、レンズ２２の光軸方向の全長Ｈは１〜５ｍｍであることが好ましい。なお、本明細書における光軸とは、レンズ２２が凸レンズの場合には最も厚い部分、又はレンズ２２が凹レンズの場合には最も薄い部分、あるいはレンズ２２の中心を通過する直線のことを指す。また、本明細書において略○○と記載されている場合には○○自体も含むものとする。例えば、略光軸方向とは、光軸方向そのものも含む。なお、略光軸方向という場合には、光軸からの傾きが２度以下までの方向を指す。
【００４０】
フランジ部２２ｃは光学面から光軸の周方向に延在している部分であり、フランジ部２２ｃの形状は、レンズ２２の光学性能や射出成形時の歩留まりや弾性力に大きな影響を与えない範囲で適宜設定される。例えば、フランジ部２２ｃが光学面２２ａの頂点位置よりも光軸方向に高い位置（光ファイバー側）に突出面を有していてもよく、光軸方向の位置が異なる段差を有していてもよい。フランジ部２２ｃが光学面２２ａの頂点位置よりも光軸方向に高い位置に突出面を有している場合には、レンズ２２を成形した後にトレー等の載置部材状に載置する際や取り扱う際に光学面２２ａを下向きにしておいても、フランジ部２２ｃの突出面がガードとなって、光学面に傷がつかないという利点がある。また、フランジ部２２ｃの一部に製造治具等に関する履歴的な情報（具体的には、どの金型で製造したか、一度に複数のレンズ２２を成形する場合、金型中のどのキャビティで成形したかという情報）や、金型によって形成されるキャビティに溶融プラスチックを注入するためのゲート位置に関する情報や、収差の方向やどの顧客向けの製品か、などのなんらかの情報を示すためのマーキングを設けても良い。マーキングは、レンズ２２の成形後に設けるのではなく、金型を加工することによりレンズ２２の射出成形時に同時に形成されるようにすることがコストを低くする観点から好ましい。マーキングの形状や数には特に制限が無く、複数の文字や半球状形状など適宜選択することができる。
【００４１】
脚部２２ｄはレンズ２２の外周において少なくとも光軸方向に延在している部分であり、好ましくは光軸に対して傾き、且つ前記光学面から離れるにつれて拡径している形状となっていることである。脚部２２ｄが光学面から離れるにつれて拡径している形状となっていることにより、レンズ成形時にキャビティ内を流動する樹脂の流れが良好となり、脚部２２ｄを成形しやすくなるとともに、レンズ組み付け時に第２係合部に第１係合部を係合させる際、レンズ２２に弾性変形を付与しやすくなる。また、脚部２２ｄはその外縁に第２係合部としての凸部や凹部を有していても良く、切欠としての凹部を有していても良く、ホルダ２１のガイド部に沿う凸部や凹部を有していても良い。なお、脚部２２ｄに凹部や凸部を複数設けても良く、また、脚部２２ｄはフランジ部２２ｃから延在していても良い。脚部２２ｄの大きさや位置は、レンズ２２の光学性能や射出成形時の歩留まりや弾性力やレンズ２２の強度に大きな影響を与えない範囲で適切に設定することが好ましい。例えば、脚部２２ｄの長さをＬとし、脚部２２ｄの肉厚をＤとしたときに、Ｌ／Ｄが２以下を満たすようにすることで、樹脂の流動性を確保して高精度なレンズ２２を成形できる。また、Ｌ／Ｄ１以上であるとレンズ２２に弾性力をより一層付与しやすくなる。
【００４２】
脚部２２ｄが切欠としての凹部を有している場合には、切欠を挟む前後方向に脚部２２ｄが弾性変形しやすくなるため、第２係合部を第１係合部に係合させやすくなる。また、弾性変形しやすくなるため、ホルダ２１にレンズを組み付ける際の応力緩和を図れレンズ２２が壊れにくい。また、切欠を設ける位置を、溶融プラスチックを注入するゲートに対して所定の位置に設けることにより、ゲート位置や収差方向などの情報を持たせてもよい。切欠の幅や大きさや位置は、レンズ２２の光学性能や射出成形時の歩留まりや弾性力やレンズ２２の強度に大きな影響を与えない範囲で適切に設定することが好ましいが、例えば、位相が１８０°ずれた位置に２ヵ所の切欠を設け、切欠の光軸周方向の大きさをレンズ２２の直径の１〜２０％とし、切欠の幅をレンズ２２の直径の０．５〜３０％とすることが好ましい。
【００４３】
第２係合部は凸部であっても凹部であってもよいが、レンズ自体の強度と弾性力及び成形性等を鑑みて形状や位置を定めることが好ましい。また、光軸に垂直な同一の平面内に設けられることが好ましく、更にレンズ外縁において等間隔に配置されることが好ましい。
【００４４】
ホルダ２１は、第１係合部（ここでは２１ｄ）を有しており、また、中央に開口２１ｂを形成した頂壁２１ａを有している。頂壁２１ａの外側には、より小さい径の円筒状のスリーブ２３が固定され、その内部に光ファイバー（フェルール）２４が挿入されて、その端部を、開口２１ｂを介してレンズ２２に対向させている。また、ホルダ２１がガイド部を有していても良い。ホルダ２１はプラスチック製又はステンレス製となっているが、強度を十分確保する観点からステンレス製であることが好ましい。ホルダ２１の形状は筒状であれば特に制限されず、略円筒形状であっても、略多角形の筒状で合ってもよい。ホルダ２１を基板１２に取り付ける場合には、レンズ２２を係合させたホルダ２１を光源を囲うように基板１２に接触させた後に、基板１２に接触した部分（ホルダ２１の端部２１ｔ）を溶接することによって、ホルダ２１と基板１２とを接合させ、レンズユニット２０とする。なお、ホルダ２１がスリーブ２３を有していても良く、ホルダ２１とスリーブ２３とが一体となっていてもよい。また、ホルダ２１の内径を１０ｍｍ以下とすることが小型化の観点から好ましく、更に好ましくは５ｍｍ以下とすることである。また、第１係合部は凸部であっても凹部であってもよく、ホルダ内周面のいずれの位置にあってもよいが光軸に垂直な同一の平面内に設けられることが好ましく、更にホルダ内周において等間隔に配置されることが好ましい。
【００４５】
ガイド部はレンズ２２をホルダ２１に組み付ける際のガイドと部分であると同時に、レンズ２２の回転を規制する凸部又は凹部であり、ホルダ２１と一体的に成形されていても別体とされていてもよい。ガイド部の凸部又は凹部に対応する凹部又は凸部を、レンズ２２の脚部２２ｄに設けることによりスムーズな取り付けが可能となる。また、ガイド部は光軸に平行な直線であることが好ましい。また、ガイド部の一部に第１係合部を設けてもよく、その場合はレンズ２２の第２係合部をガイド部に対応する部分となるため、レンズ２２の構造を簡素化することができる。
【００４６】
本実施の形態のレンズユニット２０の動作を説明する。端子１１を介して給電が行われると、レーザチップ１３が発光し、その出射光束は、レンズ２２を通過して、屈折面で屈折され、光ファイバー２４の端面に集光し、その後光ファイバー２４内を伝播することとなる。
【００４７】
図２は、ホルダ２１とレンズ２２を分解した状態で示す斜視図である。但し、ホルダ２１は半割断面として示している。図３（ａ）は、レンズ２２の光ファイバー２４側からみた正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のレンズ２２をIIIB-IIIB線で切断して矢印方向に見た図である。
【００４８】
図２において、内径がφ１＝１０ｍｍ以下（φ１＝５ｍｍ以下であると好ましい）である略円筒状のホルダ２１の内周面には、１８０°位相がずれた位置に、矩形断面を有するリブ状のガイド部２１ｃが光軸方向に沿って形成されている、各ガイド部２１ｃの中間部には、第１係合部２１ｄが形成されている。第１係合部２１ｄの位置は、ここにレンズ２２を組み付けたときに、レーザチップ１３から出射したレーザ光が、光ファイバー２４の端部に精度良く集光する位置である。
【００４９】
一方、図３に示すように、レンズ２２は、光ファイバー２４側の光学面２２ａと、レーザチップ１３側の光学面２２ｂと、光学面２２ａ、２２ｂ周囲のフランジ部２２ｃと、フランジ部２２ｃの外縁から光軸に対して傾いた方向に光学面２２ａから離れる側に延在する脚部２２ｄとを有し、射出成形で一体的に形成されている。脚部２２ｄは、光学面２２ａから離れるにつれて拡径するテーパ状である。点線で示すＧＴはゲートである。レンズの外径はφ２＝５ｍｍ以下である（図２）。脚部２２ｄの長さＬは、その外周面におけるフランジ部２２ｃとの境界から先端までの距離であり、Ｌに垂直な方向における脚部２２ｄの肉厚をＤとすると、Ｌ／Ｄは２以下である。これにより、成形時に樹脂の流動性を確保して高精度なレンズ２２を成形できる。なお、肉厚が一定でない場合には、脚部の最も厚い部分の肉厚を用いてＬ／Ｄを計算するものとする。
【００５０】
脚部２２ｄの外縁には、１８０°位相がずれた位置に，一対の第２係合部２２ｅとして凹部が形成されている。第２係合部２２ｅの幅をＷ２とし、ホルダ２１のガイド部２１ｃの幅をＷ１とすると、Ｗ２≧Ｗ１である。又、本実施の形態の場合、レンズ２２の外径φ２と、ホルダ２１の内径φ１とは、φ２≒φ１であると好ましい。更に、ホルダ２１の第１係合部２１ｄの底部２１ｅ間の距離をΔ１、レンズ２２の第２係合部２２ｅの底部２２ｆ間の距離をΔ２，ホルダ２１のガイド部２１ｃの距離をΔ３とすると、Δ２＞Δ１＞Δ３となっている。
【００５１】
レンズ２２をホルダ２１に組み付ける際には、光学面２２ａを頂壁２１ａ側に向け、第２係合部２２ｅの位相をホルダ２１のガイド部２１ｃの位相に合わせながら、ホルダ２１内へと押し込む。このとき、第２係合部２２ｅがガイド部２１ｃに嵌合するので、ホルダ２１に対するレンズ２２の回転が抑制される。従って、レンズ２２のゲートＧＴの位置は、ホルダ２１に対して２方向のいずれかに決まることとなる。よって、レンズユニット２０を基板１２組み付ける際に、ガイド部２１ｃの位置を見ながら組み付けることで、レンズ２２の光学性能を最大限発揮できる。
【００５２】
Δ１＞Δ３の関係があるので、第２係合部２２ｅがガイド部２１ｃに嵌合することでレンズ２２は弾性変形する。これが、ホルダ２１にレンズ２２を押し入れる際の抵抗になり、レンズ２２が行き過ぎることを抑制できる。一方、第２係合部２２ｅが第１係合部２１ｄの位置に到達すると、Δ２＞Δ３の関係より、レンズ２２の弾性変形量が減少し、弾性変形が若干復帰する。これにより、第２係合部２２ｅが第１係合部２１ｄにはまり込み、それ以上レンズ２２が奥側に移動することが抑制されるので、レンズ２２が基板１２に接することがなく、レーザチップ１３との間の所定のスペースを確保できる。更に、Δ２＞Δ１であるから、第２係合部２２ｅの底部２２ｆが第１係合部２１ｄの底部２１ｅに当接係合した状態でも弾性変形が残存し、かかる弾性変形による弾性力が、第２係合部２２ｅを第１係合部２１ｄに押圧させるので、レンズ２２をホルダ２１にガタなく保持できる。従って、レンズ２２をホルダ２１に固定するのに接着剤が不要になる。
【００５３】
図４は、第２の実施の形態にかかるホルダ２１Ａとレンズ２２Ａとを分解した状態で示す斜視図である。図２と同様に、ホルダ２１Ａは半割断面として示している。本実施の形態においては、レンズ２２Ａの脚部の外縁には、１８０°位相がずれた位置に，一対の切欠２２ｎとしての凹部が形成されている。第１の実施の形態においては、凹部を第２係合部としたが、本実施の形態においては、切欠２２ｎとしての凹部以外の脚部外縁が第２係合部２２ｅとなっている。切欠の幅をＷ２’とし、ホルダ２１Ａのガイド部２１ｃの幅をＷ１’とすると、Ｗ２’≧Ｗ１’である。又、本実施の形態の場合、レンズ２２Ａの外径φ２と、ホルダ２１Ａの内径φ１とは、φ２＞φ１であり、更に、１８０°位相がずれた位置におけるホルダ２１Ａの凹溝である第１係合部２１ｄの底部２１ｅ間の距離をΔ１、レンズ２２Ａの切欠２２ｎの底部間の距離をΔ２，ホルダ２１のガイド部２１ｃの距離をΔ３とすると、φ２＞Δ１、Δ３＞Δ２となっている。それ以外の構成は上述した実施の形態と同様である。
【００５４】
切欠２２ｎが存在することにより、レンズ２２Ａが切欠を挟む前後方向に弾性変形しやすくなる。弾性変形をする際の逃げ部を残すと言う観点から、切欠の幅Ｗ２’はガイド部２１ｃの幅Ｗ１’より大きいことが好ましい。また、切欠２２ｎをガイド部２１ｃに沿わせることにより、レンズ２２Ａをホルダ２１Ａに組み込むことで、レンズ２２Ａの回転が規制される。レンズ２２Ａの微小な回転も規制すると言う観点からは、Ｗ２’はＷ１’とほぼ同じ長さであることが好ましい。ガイド部２１ｃは必ずしも設けなくても良く、その場合にも切欠２２ｎがあれば、少なくともレンズ２２Ａの弾性変形が容易になる
。
【００５５】
また、φ２＞φ１となっているため、ホルダ２１Ａにレンズ２２Ａを押し入れる際の抵抗になり、レンズ２２が行き過ぎることを抑制できる。一方、第２係合部２２ｅが第１係合部２１ｄの位置に到達すると、Δ１＞Δ３の関係より、レンズ２２Ａの弾性変形量が減少し、弾性変形が若干復帰する。これにより、第２係合部２２ｅが第１係合部２１ｄにはまり込み、それ以上レンズ２２Ａが奥側に移動することが抑制される。更に、φ２＞Δ１であるから、第２係合部２２ｅが第１係合部２１ｄの底部２１ｅに当接係合した状態でも弾性変形が残存し、かかる弾性変形による弾性力が、第２係合部２２ｅを第１係合部２１ｄに押圧させるので、レンズ２２Ａをホルダ２１Ａにガタなく保持できる。このとき、Δ３＞Δ２となっているため、レンズ２２Ａの切欠け近傍に過度な弾性力が残留することが無い。
【００５６】
図５は、変形例にかかるレンズ２２’の断面図である。図５において、フランジ部２２ｃとの境界になる脚部２２ｄの根元の肉厚Ｄｍｉｎは、それ以外の脚部２２ｄの部位の肉厚よりも薄くなっている。これにより、脚部の付け根における剛性が小さくなるため、脚部２２ｄを小さな力で弾性変形させやすく、また脚部２２ｄを弾性変形させた場合でも、光学面２２a、２２ｂへの応力の影響を極力抑えることができる。それ以外の構成は上述した第２の実施の形態と同様である。
【００５７】
図６（ａ）は、別な変形例にかかるレンズ２２”の正面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のレンズ２２”をVB-VB線で切断して矢印方向に見た図である。図６（ａ）に示すように、脚部２２ｄはフランジ部２２ｃの全周ではなく、１８０度位相で一部にのみ形成されている。但し、図６（ｂ）に示す断面形状は、図３（ｂ）に示すものと同様であり、よって同様な態様でレンズ２２”をホルダ２１に組み付けることができる。それ以外の構成は上述した第１の実施の形態と同様である。
【００５８】
図７は、第３の実施の形態にかかるホルダとレンズを示す図である。本実施の形態において、ホルダ２１Ｂは、内周に１８０度位相で第１係合部としての突起部（凸部）２１ｆを形成している。一方、レンズ２２Ｂは、フランジ部２２ｃの外周に第２係合部としての凹部２２ｇを形成している。レンズ２２Ｂをホルダ２１Ｂ内に押し込んでゆくと、突起部２１ｆが当接した際にフランジ部２２ｃが弾性変形し、突起部２１ｆを乗り越えてゆき、突起部２１ｆが凹部２２ｇまで到達したときにレンズ２２Ｂの弾性変形が復帰し、レンズ２２Ｂがホルダ２１Ｂの所定位置に組み込まれることとなる。それ以外の構成は上述した第１又は第２の実施の形態と同様である
【００５９】
図８は、第４の実施の形態にかかるホルダとレンズを示す図である。本実施の形態において、ホルダ２１Ｃは、内周に１８０度位相で複数の鋸歯状の歯部（第１歯）２１ｇを形成している。一方、レンズ２２Ｃは、フランジ部２２ｃの外周に複数の鋸歯状の歯部（第２歯）２２ｈを形成している。レンズ２２Ｃをホルダ２１Ｃ内に押し込んでゆくと、歯部２１ｇが当接した際にフランジ部２２ｃが弾性変形し、歯部２１ｇを乗り越えてゆき、最終的に歯部２１ｇ、２２ｈ同士が係合することで、レンズ２２Ｃがホルダ２１Ｃの所定位置に組み込まれることとなる。それ以外の構成は上述した第１又は第２の実施の形態と同様である。
【００６０】
図９は、第５の実施の形態にかかるホルダとレンズを示す図である。本実施の形態において、ホルダ２１Ｄは、内周に１８０度位相で第１係合部としての突起部２１ｆを形成している。一方、レンズ２２Ｄは、上述した実施の形態と同様に脚部２２ｄを有するが、凹部を有していない。その代わりにホルダ２１Ｄは、頂壁２１ａにおける開口２１ｂの周囲に，短円筒状の抑え部（当接部）２１ｈを形成している。レンズ２２Ｄをホルダ２１Ｄ内に押し込んでゆくと、突起部２１ｆが当接した際に脚部（第２係合部）２２ｄが弾性変形し、これを乗り越えたとき、抑え部２１ｈの端部がレンズ２２Ｄのフランジ部２１ｃに当接する。すなわち、レンズ２２Ｄは，ホルダ２１Ｄの抑え部２１ｈと突起部２１ｆとにより両方向に移動が制限されて位置決め保持されるので、接着剤を必要とすることなく確実な固定を行える。それ以外の構成は上述した実施の形態と同様である。
【００６１】
図１０は、第６の実施の形態にかかるホルダとレンズを示す図である。図１０に示すように、ホルダ２１Ｅは、内周に１８０度位相で凹部２１ｉを形成している。一方、レンズ２２Ｅの脚部は、二重構造になっており、すなわち、フランジ部２２ｃから光軸方向に延在する一対の第１脚部２２ｉと、各第１脚部２２ｉの光軸直交方向外方に配置され並行に延在する短い第２脚部２２ｊと、第１脚部２２ｉと第２脚部２２ｊとを連結する連結部２２ｋと、第２脚部２２ｊの先端で光軸直交方向外方に突出する突起部２２ｍとを有する。第１脚部２２ｉの端部（把持部）２２ｎは、第２脚部２２ｊの突起部２２ｍよりはみ出ている。
【００６２】
レンズ２２Ｅをホルダ２１Ｅに組み付ける前に、作業者が、はみ出した第１脚部２２ｉの端部２２ｎを治具等で把持すると、第１脚部２２ｉが撓み、それにつられて第２脚部２２ｊが光軸直交方向内側に変形し、一対の突起部２２ｍの最遠方部の距離δが小さくなる。かかる状態を維持しながら、レンズ２２Ｅをホルダ２１Ｅ内に押し込んでゆき、把持を開放することで、レンズ２２Ｅの弾性変形が復帰し、突起部２２ｍが凹部２１ｉに係合することで、レンズ２２Ｅがホルダ２１Ｅの所定位置に組み込まれることとなる。また、本実施の形態においては、一度ホルダに取り付けたレンズを端部２２ｎを把持することにより、容易に取り外すことが可能となる。それ以外の構成は上述した実施の形態と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、光ファイバーから出射した光を受光素子に集光するために、本発明のレンズを用いても良い。又、脚部の凹部は、周方向に等間隔に３つ以上形成されていても良い。
【符号の説明】
【００６４】
１１            端子
１２            基板
１３            レーザチップ
２０            レンズユニット
２１、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ          ホルダ
２１ａ            頂壁
２１ｂ            開口
２１ｃ            ガイド部
２１ｄ            第１係合部
２１ｅ            底部
２１ｆ            突起部
２１ｇ            歯部
２１ｈ            抑え部
２１ｉ            凹部
２２、２２’、２２”、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ  レンズ
２２ａ            光学面
２２ｂ            光学面
２２ｃ            フランジ部
２２ｄ            脚部
２２ｅ            第２係合部
２２ｆ            底部
２２ｇ            凹部
２２ｉ            第１脚部
２２ｊ            第２脚部
２２ｋ            連結部
２２ｍ            突起部
２３            スリーブ
２４            光ファイバー
【図１】
2014202894.tif 000003
【図２】
2014202894.tif 000004
【図３】
2014202894.tif 000005
【図４】
2014202894.tif 000006
【図５】
2014202894.tif 000007
【図６】
2014202894.tif 000008
【図７】
2014202894.tif 000009
【図８】
2014202894.tif 000010
【図９】
2014202894.tif 000011
【図１０】
2014202894.tif 000012