(57)【要約】【課題】光学素子とレンズの光軸合わせが簡易かつ正確にできる光学パッケージ、及び光学パッケージとレンズの接合方法を提供する。【解決手段】位置決め用凸部４０の外形中心Ｘ４０を、光学素子３の光軸である外形中心Ｘ３０に位置合わせしながら接合面５に突設し、他方、位置決め用凹部４１をプリズムレンズ３０の接合面３４に凹設し、位置決め用凸部４０と位置決め用凹部４１とを嵌合させながら光学パッケージ１とプリズムレンズ３０とを接合することにより、光学素子３とレンズ部３１の光軸を簡易かつ正確に位置合わせする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を収容した光学パッケージと、
前記光学パッケージに接合して一体化する、集光用のレンズと、
前記光学素子と前記レンズの光軸を位置合わせする、前記光学パッケージ及び前記レンズの接合面に相対的に設けた位置決め用凹凸部とを備える光学パッケージ。
【請求項２】
位置決め用凹部は、光学パッケージの接合面に設け、かつ、外形中心を光学素子の光軸上に位置合わせし、
位置決め用凸部は、レンズの接合面に設け、かつ、外形中心を当該レンズの光軸上に位置合わせすることを特徴とする請求項１記載の光学パッケージ。
【請求項３】
位置決め用凹部は、レンズの接合面に設け、かつ、外形中心を当該レンズの光軸上に位置合わせし、
位置決め用凸部は、光学パッケージの接合面に設け、かつ、外形中心を光学素子の光軸上に位置合わせすることを特徴とする請求項１記載の光学パッケージ。
【請求項４】
位置決め用凸部は、光学フィルタであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の光学パッケージ。
【請求項５】
レンズは、集光用の曲面と、光学パッケージに接合する接合面と、当該曲面と当該接合面の間を通る光束を任意角度に折り曲げる屈折部とを有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の光学パッケージ。
【請求項６】
光学素子を収容した光学パッケージに集光用のレンズを接合して一体化する、光学パッケージとレンズの接合方法であって、
前記光学パッケージ又はレンズのいずれか一方の接合面に前記光学素子と前記レンズの光軸を位置合わせするための位置決め用凹部を設けると共に、他方の接合面に、当該位置決め用凹部に嵌合する位置決め用凸部を設ける工程と、
前記位置決め用凹部と前記位置決め用凸部を嵌合させながら前記光学パッケージに前記レンズを接合する工程とを備えることを特徴とする光学パッケージとレンズの接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学素子を収容した光学パッケージに集光用のレンズを取り付けて一体化した光学パッケージと、一体化するための接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学素子を収容した光学パッケージにレンズを取り付ける場合、光学素子の光軸とレンズの光軸とを一致させる必要がある。そこで、例えば特許文献１に開示された光学パッケージの製造方法では、光学素子を収容した光学パッケージの外周に位置決め用の組立て段差を設けて、そこへレンズを取り付けるようにして光軸合わせをしていた。
【０００３】
他方、光学素子の光軸とレンズの光軸を合わせる調芯方法として、従来、カメラにより光学素子とレンズを撮像して、光学素子の外形中心とレンズの外形中心を合わせる方法がある。この調芯方法を図７に示す。図において、光学パッケージ１は、光学素子３と基板６とをモールド部２により固定し、その上から透光性の樹脂により封止してなる。光学パッケージ１の接合面５にレンズ１０を取り付ける際、調芯装置２０が、カメラ２１で光学パッケージ１とレンズ１０とを正面から撮像し、撮像画像より光学素子３の外形とレンズ１０の外形を認識して、光学素子３の外形中心Ｘ３とレンズ１０の外形中心Ｘ１０を求め、調芯する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３９６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係る製造方法では、光学パッケージ自体の大きさがレンズ側面の厚み分だけ大きくなってしまうという課題があり、光学パッケージを実装する回路基板上に大きな設置面積を要求するようになるので好ましくない。
【０００６】
他方、図７に示す調芯方法では、カメラの撮像画像はレンズによる屈折の影響を受けるものとなるため、この影響を排除するための調整が困難になるという課題がある。
また、光学パッケージに取り付けるレンズは、図７のレンズ１０のように片面が平面、もう片面が曲面の構成の他、図８に示すようにレンズ部３１とプリズム部３２とが一体的に形成された構成のプリズムレンズ３０の場合もある。プリズムレンズ３０の場合、図８のモニタ画面２２に表示されたカメラ２１の撮像画像にも示すとおり、光学素子３の外形とレンズ部３１の外形を同時に認識できない。このため、別途、カメラ２３をレンズ部３１の正面方向に設置してレンズ部３１の外形を認識し、その外形中心Ｘ３１を求める必要があるが、そうすると調芯装置２０が複雑化し、高価なものとなってしまう。また、調芯手順もより多く複雑になってしまう。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、レンズと光学素子の光軸合わせが簡易かつ正確にできる光学パッケージ、及び光学パッケージとレンズの接合方法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】
この発明の請求項１に係る光学パッケージは、光学素子を収容した光学パッケージと、光学パッケージに接合して一体化する、集光用のレンズと、光学素子とレンズの光軸を位置合わせする、光学パッケージ及びレンズの接合面に相対的に設けた位置決め用凹凸部とを備えるものである。
【０００９】
この発明の請求項２に係る光学パッケージは、位置決め用凹部を光学パッケージの接合面に設け、かつ、外形中心を光学素子の光軸上に位置合わせし、位置決め用凸部をレンズの接合面に設け、かつ、外形中心を当該レンズの光軸上に位置合わせするようにしたものである。
【００１０】
この発明の請求項３に係る光学パッケージは、位置決め用凹部をレンズの接合面に設け、かつ、外形中心を当該レンズの光軸上に位置合わせし、位置決め用凸部を光学パッケージの接合面に設け、かつ、外形中心を光学素子の光軸上に位置合わせするようにしたものである。
【００１１】
この発明の請求項４に係る光学パッケージは、位置決め用凸部を光学フィルタにしたものである。
【００１２】
この発明の請求項５に係る光学パッケージは、レンズが、集光用の曲面と、光学パッケージに接合する接合面と、当該曲面と当該接合面の間を通る光束を任意角度に折り曲げる屈折部とを有するようにしたものである。
【００１３】
この発明の請求項６に係る光学パッケージとレンズの接合方法は、光学パッケージ又はレンズのいずれか一方の接合面に光学素子とレンズの光軸を位置合わせするための位置決め用凹部を設けると共に、他方の接合面に、当該位置決め用凹部に嵌合する位置決め用凸部を設ける工程と、位置決め用凹部と位置決め用凸部を嵌合させながら光学パッケージにレンズを接合する工程とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の請求項１から請求項４によれば、光学パッケージとレンズの接合面に、光学素子とレンズの光軸を位置合わせするための位置決め用凹凸部を設けるようにしたので、光学パッケージとレンズの接合時に位置決め用凹凸部を嵌合することで光軸合わせが簡易かつ正確にできる光学パッケージを提供することができる。
【００１５】
この発明の請求項５によれば、レンズが、曲面と接合面の間を通る光束を任意角度に折り曲げる屈折部を有するようにしたので、プリズムレンズであっても光学素子との光軸合わせを簡易かつ正確に行うことができる。
【００１６】
この発明の請求項６によれば、光学パッケージ又はレンズのいずれか一方の接合面に光学素子とレンズの光軸を位置合わせするための位置決め用凹部を設けると共に、他方の接合面に、当該位置決め用凹部に嵌合する位置決め用凸部を設け、位置決め用凹部と位置決め用凸部を嵌合させながら光学パッケージにレンズを接合するようにしたので、レンズと光学素子の光軸合わせが簡易かつ正確にできる光学パッケージとレンズの接合方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光学パッケージと調芯装置の構成を示す側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る光学パッケージの構成を示す側面図であり、プリズムレンズ接合前の状態を示す。
【図３】この発明の実施の形態１に係る光学パッケージの構成を示す側面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る光学パッケージの変形例を示す側面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る光学パッケージの構成を示す側面図であり、プリズムレンズ接合前の状態を示す。
【図６】この発明の実施の形態１に係る光学パッケージの変形例を示す側面図であり、レンズ接合前の状態を示す。
【図７】従来の調芯方法を説明する側面図であり、レンズと光学素子を調芯する場合を示す。
【図８】従来の調芯方法を説明する側面図であり、プリズムレンズと光学素子を調芯する場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の実施の形態１に係る光学パッケージ１の構成を示す側面図である。なお、本実施の形態１で用いる光学パッケージ１は、先立って説明した図８の光学パッケージ１と同様に、光学素子３を基板６の上にモールド部２により固定し、透光性の樹脂により封止してなる。光学素子３には受光素子、投光素子（例えばＬｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等を用いる。なお、図示例は概略図であり、光学素子３と基板６とを接続するワイヤ等の詳細は図示を省略する。
【００１９】
この光学パッケージ１にプリズムレンズ３０を接合して一体化するために、位置決め用凸部４０及び位置決め用凹部４１を、新たに設ける。
位置決め用凸部４０は、光学パッケージ１の接合面５に設ける。位置決め用凸部４０として、好ましくは、調芯装置２０で認識できる光波長を透過させる材質、かつ、光学パッケージ１に取り付けるプリズムレンズ３０と屈折率が近い材質を用いる。例えば、透明フィルム、樹脂成形品等とする。位置決め用凸部４０の形状は、モニタ画面２２に表示しているような円形でもよいし、その他、例えば角形でもよい。
また、図示例では直方体の光学パッケージ１及び光学素子３を示したが、形状はこれに限定されるものではなく、外形から光学素子３の中心位置を求めることができる形状であればよい。ここでは、求めた外形中心Ｘ３を光学素子３の光軸とみなす。
【００２０】
この位置決め用凸部４０は、従来の調芯装置２０を用いて位置決め用凸部４０の外形中心Ｘ４０を光学素子３の外形中心Ｘ３と位置合わせ（調芯）し、接着剤、レーザ溶着等により接着する。なお、光学パッケージ１を光電センサ等に組み込んで使用する場合には、その使用目的に応じた材質の接着剤を用いることとする。例えば、光学パッケージ１を光電センサの投光用に利用するなら、接着剤は、検出用の光波長を透過する材質にする。
【００２１】
また、位置決め用凹部４１を、プリズムレンズ３０の接合面３４に設ける。図２に示すように、この位置決め用凹部４１は、位置決め用凸部４０より嵌め合い程度大きくする。位置決め用凹部４１は、例えば、透明樹脂を金型で成形してプリズムレンズ３０を作成する際に同時に成形すればよい。
【００２２】
図３に、プリズムレンズ３０を接合して一体化した光学パッケージ１の構成を示す。光学素子３の外形中心Ｘ３に調芯した位置決め用凸部４０に位置決め用凹部４１を嵌め込むことで、光学素子３とプリズムレンズ３０の調芯精度を容易に確保できる。位置決め用凸部４０と位置決め用凹部４１の嵌合は、圧入による圧入固定でもよいし、接着剤等を用いた接着固定でもよい。ただし、接着剤は、上述の通り、光学パッケージ１の用途に応じて材質を選定する必要がある。また、透光性を保つため、位置決め用凸部４０と位置決め用凹部４１の各当接面には接着材等の固定手段を設けない方が望ましい。従って、接着剤等の固定手段を用いて固定する場合には、接着剤を接合面５のみに塗布するようにして、位置決め用凸部４０の上面及び位置決め用凹部４１の底面には塗布しないようにすることが望ましい。
【００２３】
また、光学素子３の外形中心Ｘ３とレンズ部３１の外形中心Ｘ３１との位置決め精度を高めるためには、予め位置決め用凸部４０の外形中心Ｘ４０を光学素子３の外形中心Ｘ３に相当する位置に調芯しておくとともに、位置決め用凹部４１の外形中心を、レンズ部３１の外形中心Ｘ３１に相当する位置に調芯しておく。そのうえで上述したとおり位置決め用凸部４０に位置決め用凹部４１を嵌め込むことで両者の外形中心を精度良く位置決めできるので、ひいては光学素子３の外形中心Ｘ３とレンズ部３１の外形中心Ｘ３１との位置決め精度を向上させることが可能となる。
【００２４】
以上より、実施の形態１によれば、光学素子３を収容した光学パッケージ１と、集光用のレンズ部３１と屈折用のプリズム部３２とを有し、光学パッケージ１に接合されて一体化するプリズムレンズ３０と、光学素子３とプリズムレンズ３０の光軸を位置合わせするための、光学パッケージ１の接合面５とプリズムレンズ３０の接合面３４に設けた位置決め用凸部４０及び位置決め用凹部４１とを備えるように構成した。このため、位置決め用凸部４０と位置決め用凹部４１を嵌合させながら光学パッケージ１とプリズムレンズ３０とを接合すれば、光学素子３とプリズムレンズ３０の調芯ができるので、調芯が容易になる。さらに、従来のようにプリズムレンズ３０のレンズ部３１を介して光学素子３をカメラ２１で撮像する工程を含まず、また、位置決め用凸部４０と位置決め用凹部４１を嵌合すれば調芯できるので、調芯が正確にできる。
【００２５】
なお、図１〜図３に例示したプリズムレンズ３０は、曲面３３と接合面３４の間を通る光束の光軸を、プリズム部（屈折部）３２の反射面で９０度折り曲げる構成であるが、これに限定されるものではなく、プリズムレンズとして、図４（ａ），（ｂ）に示すプリズムレンズ３０のような光軸を任意の角度に折り曲げる構成のものを用いることもできる。
また、図１〜図４では、プリズムレンズ３０の接合面３４の外形が光学パッケージ１の接合面５の外形より小さい例を示したが、反対に接合面３４の外形が接合面５の外形より大きくてもよいし、あるいは同じでも構わないことは言うまでもない。
【００２６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、光学パッケージ１に位置決め用凸部４０を設け、プリズムレンズ３０に位置決め用凹部４１を設けたが、反対に、光学パッケージ１に位置決め用凹部４１を設け、プリズムレンズ３０に位置決め用凸部４０を設ける構成であってもよい。一例を図５に示す。位置決め用凹部４１を凹設した位置決め用部材４２を、光学素子３の外形中心Ｘ３に調芯して接合面５に接着すると共に、位置決め用凸部４０を、レンズ部３１の外形中心Ｘ３１に調芯して接合面３４に接着し、位置決め用凸部４０と位置決め用凹部４１を嵌合させながら光学パッケージ１とプリズムレンズ３０とを接合する。位置決め用部材４２としては透明フィルム、又は絞りの機能を併せ持たせるために黒色の遮光材等を用いることができる。
なお、図示例では位置決め用部材４２を別途用意して位置決め用凹部４１を凹設したが、接合面５に位置決め用凹部４１を直接凹設してもよい。
【００２７】
以上より、実施の形態２によれば、位置決め用凸部４０をプリズムレンズ３０の接合面３４に設け、位置決め用凹部４１を光学パッケージ１の接合面５に設ける構成にしても、上記実施の形態１と同様に、簡易かつ正確に調芯できる。
【００２８】
なお、上記実施の形態１，２では、プリズムレンズ３０を光学パッケージ１に取り付ける場合を例に説明したが、取り付けるレンズの種類はこれに限定されるものではなく、例えば図６に示すような片面に曲面１１を、他方の面に接合面１２を形成したレンズ１０であってもよい。図６の場合、光学パッケージ１の接合面５に位置決め用凸部４０を形成し、レンズ１０の接合面１２に位置決め用凹部４１を形成する。あるいは、接合面５に位置決め用凹部４１を形成し、接合面１２に位置決め用凸部４０を形成してもよい。
【００２９】
また、位置決め用凸部４０を光学フィルタを用いて構成してもよい。光学フィルタとしては、偏光フィルタ、波長フィルタ（カラーフィルタ、赤外フィルタ等）を用いることができる。これらを用いて位置決め用凸部４０を構成することで、従来は光路上に別途光学フィルタを設けなければならなかったのに対し、光学パッケージ１と光学フィルタとを一体に取り扱うことができるので、組立の容易性が向上する。
【符号の説明】
【００３０】
１  光学パッケージ
２  モールド部
３  光学素子
４  封止部
５  接合面
６  基板
１０  レンズ
１１  曲面
１２  接合面
２０  調芯装置
２１  カメラ
２２  モニタ画面
２３  カメラ
２４  モニタ画面
３０  プリズムレンズ
３１  レンズ部
３２  プリズム部（屈折部）
３３  曲面
３４  接合面
４０  位置決め用凸部
４１  位置決め用凹部
４２  位置決め用部材
Ｘ３  光学素子３の外形中心（光軸）
Ｘ１０  レンズ１０の外形中心（光軸）
Ｘ３１  レンズ部３１の外形中心（光軸）
Ｘ４０  位置決め用凸部４０の外形中心
【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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【図８】
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