(57)【要約】【課題】光学部品の大きさを維持したまま光モジュールの小型化を可能とする光学部品保持ホルダを提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光学部品保持ホルダは、光学部品と同じ熱膨張係数の材料であり、前記光学部品を２本の支持部で挟持するコの字形状である。本発明の光学部品保持ホルダは光学部品と熱膨張係数が同じ材料で形成されている。このため、温度が変化しても光学部品と光学部品保持ホルダとがずれることがない。このため、本光学部品保持ホルダで光学部品を保持する場合、本光学部品保持ホルダで光学部品を直接保持できる。従って、光学部品と光学部品保持ホルダとで構成される光構造物の大きさを小さくすることができる。【選択図】図２
2011033900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の支持部と底部とで形成されるコの字形状の光学部品保持ホルダであって、
前記底部は、２本の前記支持部が挟持する光学部品と反対側の面が平面であり、
前記支持部と前記底部は、光学部品と同じ熱膨張係数をもつ材料であることを特徴とする光学部品保持ホルダ。
【請求項２】
前記材料が光を透過することを特徴とする請求項１に記載の光学部品保持ホルダ。
【請求項３】
前記材料がガラス又はプラスチックであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学部品保持ホルダ。
【請求項４】
前記底部は、前記光学部品の一部が接触する突起部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学部品保持ホルダ。
【請求項５】
前記光学部品であるレンズと、
前記レンズの端を２本の前記支持部で挟持する請求項１から４のいずれかに記載の光学部品保持ホルダと、
前記レンズと前記光学部品保持ホルダの前記支持部とを固定するＵＶ硬化型の接着剤と、
を備える光構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュール上で光学部品を保持する光学部品保持ホルダ及びこれを利用した光構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズのような光学部品を光モジュール上で固定するためには、レンズホルダなどでレンズを保持し、コの字形状の支持部材でレンズホルダごと光モジュール上に固定していた（例えば、特許文献１を参照。）。図１は従来の光学部品保持ホルダを説明する図である。
【０００３】
従来の光モジュールは板状に形成されたベース部１０上に直方体状のキャリア１４が固定され、そのキャリア１４上に光素子１２が固定されている。レンズ１６を保持する直方体の枠材であるレンズホルダ３０にてレンズ１６が保持されている。コの字形状の支持部品３２はレンズホルダ３０をベース部１０上の所定の位置に固定するために仲介する部材として配置されている。この光モジュールでは、光素子１２とレンズ１６の光軸が一致するように、光素子１２とレンズ１６がベース部１０に精度良く固定されていることを要する。レンズ１６は、光素子１２に対して光の高結合効率を得る為に任意方向に移動調整が可能でなければならない。また、レンズ１６と光素子１２が最適結合状態に位置調整された後、その位置を変動させることなく固定できなければならない。コの字形状の支持部品３２をベース部１０上へ固定しレンズホルダ３０とコの字形状の支持部品３２を固定する固定方法はレーザ溶接にて行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−３３７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、レンズ１６を保持する直方体の枠材であるレンズホルダ３０にてレンズ１６が保持されている構造のため、レンズ１６の有効径を保持したまま光モジュールの小型化を行うことが困難であり、近年要求されている光モジュールの更なる小型化を実現することが困難という課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、光学部品の大きさを維持したまま光モジュールの小型化を可能とする光学部品保持ホルダ及び光構造物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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る光学部品保持ホルダは、光学部品を直接挟持することとした。
【０００８】
具体的には、本発明に係る光学部品保持ホルダは、２本の支持部と底部とで形成されるコの字形状の光学部品保持ホルダであって、前記底部は、２本の前記支持部が挟持する光学部品と反対側の面が平面であり、前記支持部と前記底部は、光学部品と同じ熱膨張係数をもつ材料であることを特徴とする。
【０００９】
従来、図１のレンズホルダ３０のような部品で光学部品と光学部品保持ホルダの温度による膨張率の違いを吸収していた。本発明の光学部品保持ホルダは光学部品と熱膨張係数が同じ材料で形成されている。このため、温度が変化しても光学部品と光学部品保持ホルダとがずれることがない。このため、本光学部品保持ホルダで光学部品を保持する場合、図１のレンズホルダ３０のような部品は不要であり、本光学部品保持ホルダで光学部品を直接保持できる。従って、光学部品と光学部品保持ホルダとで構成される光構造物の大きさを小さくすることができる。また、底部の光学部品と反対側の面が平面であるため、光学部品保持ホルダを利用した光構造物は光モジュールのベース部の上で容易に平行移動させることができる。
【００１０】
従って、本発明は、光学部品の大きさを維持したまま光モジュールの小型化を可能とする光学部品保持ホルダを提供することができる。
【００１１】
本発明に係る光学部品保持ホルダの前記材料が光を透過することが望ましい。紫外線を透過する材料とすることで光学部品と光学部品保持ホルダとをＵＶ硬化型の接着剤を使うことができる。ＵＶ硬化型の接着剤は、温度硬化型の接着剤のような昇温装置が不要である。また、レーザ溶接のように光学部品の寸法精度と光学部品保持ホルダの寸法精度を上げて両者の隙間を無くす必要がない。従って、光学部品保持ホルダの製造や光学部品を固定する工程でのコストを低減することができる。
【００１２】
従来、支持部品３２とレンズホルダ３０の嵌め合い関係は、レーザ溶接する場合、位置調整のために抜き差しが自由に行える程度に緩く、レーザ溶接が良好にできる程度に隙間のない状態であることを要していた。この嵌め合い関係を良好にするためには支持部品３２の寸法精度を非常に厳しくする必要があった。このため、支持部品３２の加工単価が高くなるという課題があった。
【００１３】
本発明に係る光学部品保持ホルダの前記材料がガラス又はプラスチックであることが望ましい。本発明に係る光学部品保持ホルダは従来の光学部品保持ホルダより小さくなっており、金属で加工すればさらに加工単価が高くなる。一方、ガラスやプラスチックは高精度に加工が可能である。このため、光学部品保持ホルダの材料にガラス又はプラスチックを用いることで製造単価を下げることができる。
【００１４】
本発明に係る光学部品保持ホルダの前記底部は、前記光学部品の一部が接触する突起部を有する。光学部品保持ホルダの光モジュールのベース面への接地性が向上する。また、光学部品と突起部との接点を軸に光軸に対して前傾あるいは後傾の調整が容易になる。
【００１５】
本発明に係る光構造物は、前記光学部品であるレンズと、前記レンズの端を２本の前記支持部で挟持する前記光学部品保持ホルダと、前記レンズと前記光学部品保持ホルダの前記支持部とを固定するＵＶ硬化型の接着剤と、を備える。
【００１６】
ＵＶ硬化接着剤を使用することで、レンズや光学部品保持ホルダにレーザ溶接ほどの加工精度が不要となり加工単価を低減できる。また、レンズと光学部品保持ホルダとを固定する際に温度硬化型の接着剤のような大掛かりな昇温装置が不要となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、光学部品の大きさを維持したまま光モジュールの小型化を可能とする光学部品保持ホルダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の光学部品保持ホルダを説明する図である。
【図２】本発明に係る光学部品保持ホルダと従来の光学部品保持ホルダとの大きさを比較する図である。
【図３】レーザ溶接と接着剤での固定とを比較する図である。
【図４】光学部品に応力を与えたとき、本発明に係る光学部品保持ホルダと従来の光学部品保持ホルダの変形を比較する図である。
【図５】本発明に係る光学部品保持ホルダの正面図である。
【図６】本発明に係る光学部品保持ホルダの斜視図である。
【図７】本発明に係る光学部品保持ホルダの斜視図である。
【図８】本発明に係る光学部品保持ホルダの斜視図である。
【図９】本発明に係る光学部品保持ホルダの斜視図である。
【図１０】本発明に係る光学部品保持ホルダの断面図である。
【図１１】本発明に係る光学部品保持ホルダを利用した光モジュールの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、具体的に実施形態を示して本発明を詳細に説明するが、本願の発明は以下の記載に限定して解釈されない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２０】
本実施形態の光学部品保持ホルダは、光学部品と同じ熱膨張係数の材料であり、前記光学部品を２本の支持部で挟持するコの字形状を有する。本実施形態では、光学部品がレンズ１１６として説明する。図２は、同一の有効径を有したレンズを光学部品保持ホルダで保持した場合のレンズを含めた外形サイズを比較した図である。本明細書では、光学部品を光学部品保持ホルダや支持部品で支持した構造を光構造物と記載する。図２（ａ）は、従来の光構造物であり、図２（ｂ）は本実施形態の光構造物である。従来の光構造物はレンズホルダ３０にレンズ１６が保持されている。レンズ１６の有効径を確保するためにはレンズホルダ３０とコの字形状の支持部品３２とを固定する際の、レーザ溶接工程において良好なレーザ溶接固定ができるようレンズホルダ３０は一定の大きさが必要となる。
【００２１】
一方、本実施形態の光構造物はレンズホルダが無く、レンズ１１６を直接コの字形状の光学部品保持ホルダ１３２で固定する構造とした。この構造で、レンズ１１６の有効径を変更することなく光学部品保持ホルダ１３２を小型化することが可能となる。例えば、従来の光構造物は、レンズ有効径がφ１．５ｍｍでレンズ外形がφ２ｍｍのレンズ１６を保持した幅３．５ｍｍのレンズホルダ３０を幅４．５ｍｍのコの字形状支持部品３２で支持している。このとき、レンズホルダ３０を調整した時のコの字形状支持部品３２底面からレンズホルダ３０上面までの高さが３．９５ｍｍとなる。一方、本実施形態の光構造物は、レンズ有効径φ１．５ｍｍでレンズ外形が２ｍｍのレンズ１１６を、幅３ｍｍの光学部品保持ホルダ１３２で保持し、レンズ１１６を調整した時の光学部品保持ホルダ１３２底面よりレンズ１６上部までの高さが２．７５ｍｍとなる。光学部品保持ホルダ１３２の幅は従来の支持部品３２に対して約３４％の小型化、調整後の全体構造の高さについては光学部品保持ホルダ１３２を使用すれば従来の支持部品３２を使用した場合に比べ約３０％の小型化が可能となる。
【００２２】
また、本実施形態の光学部品保持ホルダ１３２は、光学部品と同じ熱膨張係数の材料で形成される。温度変化があったとしても、レンズ１１６と光学部品保持ホルダ１３２とは同じ比率で拡大収縮するため、ゆがみや破損を生ずることが無い。
【００２３】
レンズ１６などの光学部品は一般的にガラス材やプラスチック材を使用することが多く、金属製のコの字形状の支持部品３２を使用するには温度硬化型の接着剤を使用する必要があった。温度硬化型の接着剤は硬化に時間を要することと、実装装置に昇温機能付加などの大掛かりな変更が必要となる。一方、本実施形態の光学部品保持ホルダ１３２は、レンズ１１６と同じ光が透過する材料で作成される。例えば、光学部品保持ホルダ１３２をレンズ１１６と同じガラス材にて作成する。光学部品保持ホルダ１３２の材料を紫外線が透過する材料とすることにより、短時間で硬化するＵＶ硬化型の接着剤を使用することが可能となる。ＵＶ硬化型の接着剤での実装装置構造は、ＵＶ光源の付加などの比較的簡易な装置構造変更ですむ。例えば、ＵＶ硬化型の接着剤の種類は、硬化収縮率が小さく、耐熱性、耐薬品性などに強いエポキシ系を選択することにより、ＵＶ硬化型の接着剤硬化後の位置変動なく固定することができる。レンズ１１６がプラスチックであっても同様である。この場合は光学部品保持ホルダ１３２もプラスチックで作成する。
【００２４】
図３は、（ａ）レンズホルダ３０と支持部品３２とをレーザ溶接する従来の光構造物と（ｂ）レンズ１１６と光学部品保持ホルダ１３２とをＵＶ硬化型の接着剤で固定した本実施形態の光構造物を比較した図である。従来の固定方法であるレーザ溶接（例えばＹＡＧ溶接）には、安定した溶接を行うため、各部品間の隙間を生じさせないようにレンズホルダ３０や支持部品３２の加工に高い精度が求められる。一方、本実施形態で採用したＵＶ硬化型の接着剤の固定では、レンズ１１６と光学部品保持ホルダ１３２との間に接着層が必要となるため、レンズ１１６と光学部品保持ホルダ１３２にレーザ溶接ほどの加工精度は必要なく加工単価を低減できる。
【００２５】
本実施形態の光学部品保持ホルダ１３２をガラスで作成することで大型の光学部品を保持することができる。レンズ１１６がプラスチックであり、光学部品保持ホルダ１３２もプラスチックで生成した場合も同様である。例えば、複数の端子が下方に突出したＤＩＰ型、または複数の端子が両側壁から突出したバタフライ型などに使われている光学部品に比べ、波長選択スイッチや光合分銃器などに使われている光学部品は大型である。このため、金属で作られている従来の支持部品３２を大型の光学部品に対応させるために大型化した場合、小型の光学部品と同等の加工精度にて加工することは非常に困難であり加工単価が高額になる。一方、大型の光学部品を保持する光学部品保持ホルダ１３２はガラスで作成する。ガラス製部品の加工は非常に高精度な加工が可能なことが知られている。大型の光学部品を保持する光学部品保持ホルダ１３２をガラスで作成することで、その精度を小型の金具製支持部品３２と同等にすることができる。
【００２６】
図４は、（ａ）従来の光構造物、（ｂ）本実施形態の光構造物に対して、図中矢印の方向より５００Ｎ／ｍ２の力にて同一面積を加圧した時の最大応力を応力解析にて解析した形状を説明する図である。
【００２７】
図４（ａ）の従来光構造物での最大応力は０．５６２Ｋｐａの応力が最大応力発生点Ａに発生し、特に加圧点に近いレンズ１６の変形が大きく最大応力発生点Ａも加圧点近傍に発生する結果となった。図４（ｂ）の本実施形態の光構造物での最大応力は０．５６４Ｋｐａの応力が最大応力発生点Ａに発生し、加圧点に近いレンズ１１６の変形が大きく、最大応力発生点も加圧点近傍に発生する結果となった。本解析結果より、ガラスの光学部品保持ホルダ１３２でも、金属の支持部品３２でも発生する応力は同等である。すなわち、従来の金属製の支持部品をガラス製の光学部品保持ホルダとしたことによる影響は少ない。
【００２８】
従来の支持部品３２のレンズホルダ３０を挟持する部分の形状は、レーザ溶接にて固定を行うために、安定したレーザ溶接を行うためにレーザ溶接の焦点位置変動を無くした形状、即ち直方体の形状が一般的であった。しかし、光学部品保持ホルダ１３２は、ＵＶ硬化型の接着剤にてレンズ１１６を固定するため、レンズ１１６を挟持する部分の形状に制約がない。図５は光学部品保持ホルダ１３２の正面図、図６から図８は光学部品保持ホルダ１３２の斜視図である。レンズ１１６を挟持する部分を支持部１１１と記載している。このように実装スペースに合わせて支持部１１１の形状を直方体（図６）、半円柱（図７）、三角柱（図８）のように任意に変更することが可能である。
【００２９】
図９は、光学部品保持ホルダ１３２の斜視図である。図１０は、光学部品保持ホルダ１３２の断面図である。光学部品保持ホルダ１３２は、底部１１２にレンズ１１６の一部が接触する突起部１１３を有する。底部１１２に突起部１１３を設け、レンズ１１６を突起部１１３に接触させ且つ加圧することで、光学部品保持ホルダ１３２を光モジュール等のベース面に配置する際の接地性を向上することができる。更に、図１０のように、突起部１１３を支点としてレンズ１１６のα軸の調整をすることもできる。図１０は、レンズ１１６のα軸の調整を説明する図である。なお、図９では支持部１１１が半円柱であるが、三角柱、直方体の形状であっても良い。
【００３０】
以上に説明したように、光学部品保持ホルダ１３２をレンズ１１６の材料と同じ熱膨張率の材料とすることで、光学部品保持ホルダ１３２はレンズ１１６を直接保持でき、レンズの有効径を変更することなく光モジュールの小型化が可能となる。更に、光学部品保持ホルダ１３２とレンズ１１６とを接着剤で固定したことで、従来のレーザ溶接では不可能であった２つの支持部１１１の形状を任意とすることができ、構造設計での自由度が向上する。よって、光学部品保持ホルダ１３２は、従来形状では困難であった光モジュールの小型化を行うための光構造物の小型化に非常に優位である。更に光学部品保持ホルダ１３２をガラスで作成したことにより部材加工精度を確保したまま低価格化を実現することができる。
【００３１】
上記説明は光学部品をレンズとして説明したが、光学部品はこの限りではない、例えば波長選択スイッチなどに使われているミラーや、光学部品を実装されたサブアッセンブリ品などであっても良い。図１１は、波長選択スイッチ３０１を説明する図である。波長選択スイッチ３０１は、リトローレンズ１８１、ミラー１８４、フォーカシングレンズ１８５やマイクロレンズアレイ１８８を搭載するプレート１８７、グレーティング１８２、及びＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）モジュール１８３をベース部１０上に備える。波長選択スイッチ３０１は、リトローレンズ１８１、ミラー１８４及びプレート１８７を光学部品保持ホルダ１３２で保持している。光学部品保持ホルダ１３２の底部１１２の光学部品と反対側は平面であるため、ベース１０上での位置決めの際に光構造物の平行移動が容易である。
【符号の説明】
【００３２】
１０：ベース部
１２：光素子
１４：キャリア
１６：レンズ
３０：レンズホルダ
３２：支持部品
１１１：支持部
１１２：底部
１１３：突起部
１１６：レンズ
１２１：接着剤
１３２：光学部品保持ホルダ
１８１：リトローレンズ
１８２：グレーティング
１８３：ＭＥＭＳモジュール
１８４：ミラー
１８５：フォーカシングレンズ
１８６：ファイバアレイ
１８７：プレート
１８８：マイクロレンズアレイ
３０１：光モジュール
【図１】
2011033900.tif 000003
【図２】
2011033900.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011033900.tif 000006
【図５】
2011033900.tif 000007
【図６】
2011033900.tif 000008
【図７】
2011033900.tif 000009
【図８】
2011033900.tif 000010
【図９】
2011033900.tif 000011
【図１０】
2011033900.tif 000012
【図１１】
2011033900.tif 000013