(57)【要約】【課題】レンズ位置の調節が簡単かつ正確なレンズモジュール及び光学機器並びにレンズ取り付け方法を提供する。【解決手段】ベース部材４のＣＡＮ型パッケージに接する面５を基準面Ｓとし、レンズ部品収容穴２の底に軸方向の弾性変形が可能なバネ部材６を収容し、このバネ部材６に重ねてレンズ部品１を収容し、基準面Ｓに接する面７とその基準面Ｓに接する面７から所定の高さＨまで突き出してレンズ部品収容穴２に挿入される凸部８とを有する押し込みジグ９を用い、この押し込みジグ９の凸部８でレンズ部品１をレンズ部品収容穴２に押し込むことにより、バネ部材６の弾性力でレンズ部品１を凸部８に密着させ、その状態でレンズ部品１をレンズ部品収容穴２に固定する。【選択図】図１
2008020619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを環状のレンズ枠に取り付けたレンズ部品を形成し、上記レンズ部品を収容できる内径で有底のレンズ部品収容穴とそのレンズ部品収容穴底の中心を貫通する光路穴とを有するベース部材を形成し、上記レンズ部品を上記レンズ部品収容穴に収容したレンズモジュールにおいて、上記レンズ部品収容穴底と上記レンズ部品との間にバネ部材が挟み込まれて弾性変形しており、上記レンズ部品が上記ベース部材に形成された基準面に対して所定の距離に位置していると共に上記ベース部材に固定されていることを特徴とするレンズモジュール。
【請求項２】
上記バネ部材は、両端が軸方向に食い違いに形成されたＣリングであることを特徴とする請求項１記載のレンズモジュール。
【請求項３】
上記バネ部材は、中心に穴を有する円形の弾性板材の内周又は外周に軸方向に隆起した隆起部を少なくとも３個形成したものであることを特徴とする請求項１記載のレンズモジュール。
【請求項４】
発光又は受光素子を収容したパッケージに請求項１〜３いずれか記載のレンズモジュールを取り付けたことを特徴とする光学機器。
【請求項５】
レンズを環状のレンズ枠に取り付けたレンズ部品を形成し、上記レンズ部品を収容できる内径で有底のレンズ部品収容穴とそのレンズ部品収容穴底の中心を貫通する光路穴とを有するベース部材を形成し、上記レンズ部品を上記レンズ部品収容穴に収容するレンズ取り付け方法において、上記レンズ部品収容穴底と上記レンズ部品との間にバネ部材を挟み込み、上記レンズ部品を押し込みジグで押さえ込んで上記バネ部材を弾性変形させつつ、上記レンズ部品を上記ベース部材に形成された基準面に対して所定の距離に位置させ、その状態で上記レンズ部品を上記ベース部材に固定されることを特徴とするレンズ取り付け方法。
【請求項６】
レンズを環状のレンズ枠に取り付けたレンズ部品をＣＡＮ型パッケージ内の発光又は受光素子に対して所定の距離に保持するために、上記発光又は受光素子に対向する場所に上記レンズ部品を収容できる内径のレンズ部品収容穴とそのレンズ部品収容穴の中心を貫通する光路穴とを有するベース部材を形成し、上記レンズ部品を上記レンズ部品収容穴に収容し、そのベース部材をＣＡＮ型パッケージに固定する際に、上記ベース部材の上記ＣＡＮ型パッケージに接する面を基準面とし、上記レンズ部品収容穴の底に軸方向の弾性変形が可能なバネ部材を収容し、このバネ部材に重ねて上記レンズ部品を収容し、上記基準面に接する面とその基準面に接する面から所定の高さまで突き出して上記レンズ部品収容穴に挿入される凸部とを有する押し込みジグを用い、この押し込みジグの凸部で上記レンズ部品を上記レンズ部品収容穴に押し込むことにより、上記バネ部材の弾性力で上記レンズ部品を上記凸部に密着させ、その状態で上記レンズ部品を上記レンズ部品収容穴に固定することを特徴とするレンズ取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ位置の調節が簡単かつ正確なレンズモジュール及び光学機器並びにレンズ取り付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信機器には、光送受信のための発光素子、受光素子が組み込まれると共に、これら発光素子、受光素子と外部伝送路である光ファイバとの光結合を図るためにいくつかの光学素子が組み込まれる。例えば、光トランシーバは、光ファイバからの光を発光又は受光素子に集光するために凸レンズが組み込まれる。
【０００３】
レンズは発光又は受光素子に対して所定の距離（焦点が合う距離）に保持する必要がある。発光及び受光素子はＣＡＮ型パッケージに収容した形態で供給される。また、レンズは、そのレンズを環状のレンズ枠に取り付けたレンズ部品の形態で供給される。よって、レンズ部品をＣＡＮ型パッケージに対して所定の距離に保持することで焦点を合わせることができる。レンズ部品は、ベース部材に取り付け、そのベース部材をＣＡＮ型パッケージに取り付ける。つまり、ベース部材は、レンズ部品を所定の位置に保持するためのものである。このために、ベース部材には、発光及び受光素子に対向する場所にレンズ部品の外径とほぼ同じ内径のレンズ部品収容穴とそのレンズ部品収容穴の中心を貫通する光路穴とを有する。レンズ部品をレンズ部品収容穴に収容し、そのベース部材をＣＡＮ型パッケージに固定すると、レンズ部品が焦点の合う距離の位置に保持されるというわけである。
【０００４】
実際には、ベース部材はレンズ部品の保持位置が若干調節できるようになっている。つまり、レンズ部品収容穴にレンズ部品を収容したとき、レンズ表面の位置が設計通りの好適な位置にくるとは限らない。その原因は、レンズの厚さが一定しない、レンズ部品収容穴の深さ（切削加工による）が一定しないなどの、各部材の寸法誤差である。
【０００５】
図４に示されるように、従来の調節方法は、ベース部材４４にレンズ部品収容穴４２を少し深めに形成しておき、このレンズ部品収容穴４２の底に１枚乃至複数枚のスペーサ４６を収容し、そのスペーサ４６の上にレンズ部品４１を重ねて収容する。スペーサ４６は厚みの薄い、穴あきの円形板、いわゆる平ワッシャであり、このスペーサ４６を適宜枚数調整して重ねることでレンズ部品４１の位置（レンズ部品収容穴４２の底からの高さ）を調節することができる。
【０００６】
なお、ベース部材とＣＡＮ型パッケージとの光軸に直交する２次元方向の位置決め、つまり光軸合わせは、ここでは考慮しなくてよい。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１２２５８１号公報
【特許文献２】特開平１０−１２３３８５号公報
【特許文献３】特開平５−８８０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のように従来はスペーサ４６を敷く枚数でもってレンズ部品４１の位置を調節しているが、この調節方法は試行錯誤を伴う方法であるため、時間がかかるのは避けられない。
【０００９】
また、従来方法では、スペーサ４６の厚みが薄いとは言っても有限であり、従って、離散的な位置調節しかできない。
【００１０】
また、従来方法では、レンズ部品４１の位置調節は、実際はレンズ部品収容穴４２の底からレンズ部品までの高さｄの調節で行っていることになる。真に調節したいのは、発光又は受光素子からレンズ部品まで（さらに厳密にはレンズまで）の距離である。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、レンズ位置の調節が簡単かつ正確なレンズモジュール及び光学機器並びにレンズ取り付け方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明のレンズモジュールは、レンズを環状のレンズ枠に取り付けたレンズ部品を形成し、上記レンズ部品を収容できる内径で有底のレンズ部品収容穴とそのレンズ部品収容穴底の中心を貫通する光路穴とを有するベース部材を形成し、上記レンズ部品を上記レンズ部品収容穴に収容したレンズモジュールにおいて、上記レンズ部品収容穴底と上記レンズ部品との間にバネ部材が挟み込まれて弾性変形しており、上記レンズ部品が上記ベース部材に形成された基準面に対して所定の距離に位置していると共に上記ベース部材に固定されているものである。
【００１３】
上記バネ部材は、両端が軸方向に食い違いに形成されたＣリングであってもよい。
【００１４】
上記バネ部材は、中心に穴を有する円形の弾性板材の内周又は外周に軸方向に隆起した隆起部を少なくとも３個形成したものであってもよい。
【００１５】
本発明の光学機器は、発光又は受光素子を収容したパッケージに上記レンズモジュールを取り付けたものである。
【００１６】
本発明のレンズ取り付け方法は、レンズを環状のレンズ枠に取り付けたレンズ部品を形成し、上記レンズ部品を収容できる内径で有底のレンズ部品収容穴とそのレンズ部品収容穴底の中心を貫通する光路穴とを有するベース部材を形成し、上記レンズ部品を上記レンズ部品収容穴に収容するレンズ取り付け方法において、上記レンズ部品収容穴底と上記レンズ部品との間にバネ部材を挟み込み、上記レンズ部品を押し込みジグで押さえ込んで上記バネ部材を弾性変形させつつ、上記レンズ部品を上記ベース部材に形成された基準面に対して所定の距離に位置させ、その状態で上記レンズ部品を上記ベース部材に固定されるものである。
【００１７】
また、本発明のレンズ取り付け方法は、レンズを環状のレンズ枠に取り付けたレンズ部品をＣＡＮ型パッケージ内の発光又は受光素子に対して所定の距離に保持するために、上記発光又は受光素子に対向する場所に上記レンズ部品を収容できる内径のレンズ部品収容穴とそのレンズ部品収容穴の中心を貫通する光路穴とを有するベース部材を形成し、上記レンズ部品を上記レンズ部品収容穴に収容し、そのベース部材をＣＡＮ型パッケージに固定する際に、上記ベース部材の上記ＣＡＮ型パッケージに接する面を基準面とし、上記レンズ部品収容穴の底に軸方向の弾性変形が可能なバネ部材を収容し、このバネ部材に重ねて上記レンズ部品を収容し、上記基準面に接する面とその基準面に接する面から所定の高さまで突き出して上記レンズ部品収容穴に挿入される凸部とを有する押し込みジグを用い、この押し込みジグの凸部で上記レンズ部品を上記レンズ部品収容穴に押し込むことにより、上記バネ部材の弾性力で上記レンズ部品を上記凸部に密着させ、その状態で上記レンズ部品を上記レンズ部品収容穴に固定するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１９】
（１）レンズ位置の調節が簡単になる。
【００２０】
（２）レンズ位置の調節が正確になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２２】
図１に示されるように、本発明の方法が適用される光トランシーバでは、レンズを環状のレンズ枠に取り付けたレンズ部品１をＣＡＮ型パッケージ内の発光又は受光素子に対して所定の距離に保持するために、上記発光又は受光素子に対向する場所にレンズ部品１の外径とほぼ同じ内径で、レンズ部品１を収容できる程度にレンズ部品１の外径よりも若干大きな内径を有するレンズ部品収容穴２とそのレンズ部品収容穴２の中心を貫通する光路穴３とを有するベース部材４を形成し、レンズ部品１をレンズ部品収容穴２に収容し、そのベース部材４をＣＡＮ型パッケージに固定する。
【００２３】
その際、本発明では、ベース部材４のＣＡＮ型パッケージに接する面５を基準面Ｓとし、レンズ部品収容穴２の底に軸方向の弾性変形が可能なバネ部材６を収容し、このバネ部材６に重ねてレンズ部品１を収容し、基準面Ｓに接する面７とその基準面Ｓに接する面７から所定の高さＨまで突き出してレンズ部品収容穴２に挿入される凸部８とを有する押し込みジグ９を用い、この押し込みジグ９の凸部８でレンズ部品１をレンズ部品収容穴２に押し込むことにより、バネ部材６の弾性力でレンズ部品１を凸部８に密着させ、その状態でレンズ部品１をレンズ部品収容穴２に固定する。
【００２４】
押し込みジグ９は、面７が精密に平坦に形成され、その面７から高さＨとなる凸部８の頂上の面１０が精密に平坦に形成される。面７の裏側は、この押し込みジグ９をピンセット、マニピュレータ等の工具で搬送したりレンズ部品１に押し付けることが容易に形成されている。バネ部材６は、図示上し弦巻バネとなっているが、板バネであっても、また、ゴムのような弾性体であってもよい。
【００２５】
レンズ部品１は、レンズを環状のレンズ枠に取り付けたものであるが、ここではレンズ枠に対するレンズの軸方向位置の精度については不問とする。また、ＣＡＮ型パッケージにおいても、発光又は受光素子からベース部材４の面５に接することになるＣＡＮ型パッケージの出射側端面までの距離精度が必要であるが、ここでは不問とする。レンズ部品１の発光又は受光素子に対向する面１１がＣＡＮ型パッケージの出射側端面から所定の距離に位置決めできれば、レンズを発光又は受光素子から所定の距離に位置決めする目的が達成されるものとする。
【００２６】
さて、レンズ部品１をベース部材４に固定するに際し、まず、レンズ部品収容穴２の底にバネ部材６を収容する。そのバネ部材６に重ねてレンズ部品１を収容すると、バネ部材６にはまだ圧縮力が加わっていないので、バネ部材６は軸方向に自然長である。よって、レンズ部品１はレンズ部品収容穴２の底からバネ部材６の自然長を隔てた位置にあり、レンズ部品１の面１１は、目的とする位置より浮いている（基準面Ｓ側に寄っている）状態である。このためには、基準面Ｓから見たレンズ部品収容穴２の底の深さとバネ部材６の自然長を適宜に決めておけばよい。
【００２７】
次に、押し込みジグ９をレンズ部品１に重ねるようにして凸部８をレンズ部品収容穴２に挿入していく。凸部８の頂上の面１０がレンズ部品１の面１１に接しているので、押し込みジグ９を押し込むと、バネ部材６の弾性力でレンズ部品１が凸部８に密着したまま、レンズ部品１がレンズ部品収容穴２の底に向けて押し込まれていく。図１では、押し込みジグ９の面７がベース部材４の面５から少し離れているが、押し込みジグ９を押し込むことにより、面７が面５に密着する。そして、それ以上は押し込みジグ９を押し込むことはできない。このとき、面７＝面５＝基準面Ｓであるから、面７から高さＨに形成されている凸部８の頂上の面１０は、基準面Ｓから正確に距離Ｈの位置にくる。よって、レンズ部品１の面１１は、基準面Ｓから正確に距離Ｄ＝Ｈの位置にくる。
【００２８】
この状態でレンズ部品１をレンズ部品収容穴２に固定する。固定方法は特定しないが、レンズ部品１がレンズ部品収容穴２に固定されたことにより、押し込みジグ９を取り去っても、レンズ部品１の位置は変わらない。なお、具体的な固定方法は後述する。
【００２９】
押し込みジグ９を取り去った後、ベース部材４をＣＡＮ型パッケージに接合する。基準面Ｓであるベース部材４の面５がＣＡＮ型パッケージの出射側端面に接するので、レンズ部品１の面１１は、ＣＡＮ型パッケージから正確に距離Ｈの位置にあることになる。すなわち、レンズを発光又は受光素子から所定の距離に正確に位置決めできたことになる。
【００３０】
以上の組み立て工程及び部品やジグの構造からすると、ベース部材４のレンズ部品収容穴２の深さの精度は精密にする必要がない。穴形成方法が切削加工でも成型でも精度が落とせることは製作コストの低減に有利である。押し込みジグ９さえ精度高く製作しておけば、量産されるベース部材４は精度が低くて良いので、コスト低減効果は大きい。
【００３１】
また、従来のように試行錯誤でスペーサ４６の枚数を調整する方法に比べて、本発明はバネ部材６の軸方向長さが可変であるので、バネ部材６を一度入れたらその後は出し入れする必要がない。よって、レンズの位置決めに関する工数が大幅に削減できることになる。
【００３２】
また、レンズの位置を設計変更する場合に、レンズ部品収容穴２の深さなどの部品寸法は全く変えずに、押し込みジグ９の凸部８の高さＨを変えることで対応することができる。言い換えると、高さＨの異なる複数の押し込みジグ９を使用すれば、ベース部材４を仕様の異なる複数品種の光トランシーバ又は光学サブアセンブリ間で共通化することができる。
【００３３】
次に、バネ部材６の種々の形態を説明する。
【００３４】
図２（ａ）に示したバネ部材２１は、軸の周りにほぼ１周回させた弾性板材２２の両端２２ａ，２２ｂを軸方向に食い違いに反り返らせて形成したものである。上面視はＣリングである。側面視では、両端２２ａ，２２ｂの反り返りにより軸方向に厚みが形成されている。これは、一般に、スプリングワッシャと呼ばれるものである。このバネ部材２１は、構造が非常に簡素であるので製作が容易である。また、市販品がそのまま利用できる。
【００３５】
図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示したバネ部材２３，２４は、中心に穴を有する円形の弾性板材２５，２６の内周又は外周の周方向３等分箇所に、軸方向に隆起した隆起部２７，２８をそれぞれ形成したものである。これらのバネ部材２３，２４は、複数の隆起部２７，２８が周方向に分散して配置されているので、レンズ部品１を周方向に均等に押し支えることができる。
【００３６】
次に、レンズ部品１をレンズ部品収容穴２に固定する固定方法と、押し込みジグ９の押し込み方法をより具体的に説明する。
【００３７】
図３（ａ）に示されるように、まず、ベース部材４のレンズ部品収容穴２の内周壁に熱硬化接着剤３１を塗布しておく。その後、バネ部材６、レンズ部品１をレンズ部品収容穴２に挿入し、押し込みジグ９をレンズ部品１に載せる。
【００３８】
その後、図３（ｂ）に示されるように、ベース部材４を押し込みジグ加圧部材３２にセットする。押し込みジグ加圧部材３２は、ベース部材４を支持する台座３３と、台座３３から所定の高さに立ち上げた支柱３４と、支柱３４から押し込みジグ９の裏面３５側に延びた横梁３６と、裏面３５を押すために横梁３６に螺合された加圧ネジ３７とを備える。この加圧ネジ３７で押し込みジグ９を押し込み、レンズ部品１の位置が決まった状態で加熱を行い、熱硬化接着剤３１を熱硬化させる。
【００３９】
その後、図３（ｃ）に示されるように、ベース部材４を押し込みジグ加圧部材３２から取り出し、さらに、ベース部材４から押し込みジグ９を取り外す。
【００４０】
次に、ベース部材をＣＡＮ型パッケージに取り付けた光学サブアセンブリについて説明する。光学サブアセンブリは、光トランシーバの製造工程の途中で製作される中間製品であり、ベース部材とＣＡＮ型パッケージを一体化して光学サブアセンブリとしておき、その光学サブアセンブリを光トランシーバの筐体に組み込むようにしたものである。
【００４１】
図５に示した光学サブアセンブリ５１は、基端側レンズ部品収容穴５２ｂと先端側レンズ部品収容穴５２ｔとを対向させて形成し、両レンズ部品収容穴５２ｂ，５２ｔ間をコリメート光通路５３で結んだベース部材５４と、それぞれのレンズ部品収容穴５２ｂ，５２ｔに収容されたバネ部材５５及びレンズ部品５６と、ベース部材５４の基端側に取り付けたＣＡＮ型パッケージ５７と、ベース部材５４の先端側に取り付けたフェルール５８と、そのフェルール５８に接続されている光ファイバ５９と、その光ファイバ５９の端末に取り付けられている光コネクタ６０と、キャップ６２と、フェルールフォルダ６３とを備える。ＣＡＮ型パッケージ５７、光ファイバ５９、フェルール５８、フェルールフォルダ６３を除く部分をレンズモジュール６１という。キャップ６２は、ＣＡＮ型パッケージ５７と一体のものである。押し込みジグ９を除いた後に、ＣＡＮ型パッケージ５７と一体のキャップ６２を挿入する。
【００４２】
図５の光学サブアセンブリ５１では、ＣＡＮ型パッケージ５７に対して所定の位置にレンズ部品５６を固定すると共にもうひとつのレンズ部品５６に対して所定の位置に光ファイバ５９を固定するために、ベース部材５４のレンズ部品収容穴５２ｂ，５２ｔとレンズ部品５６との間にバネ部材５５を挟み込んでレンズモジュール６１を形成した。しかし、本発明は、図５の光学サブアセンブリ５１のようにＣＡＮ型パッケージ５７や光ファイバ５９を固定対象とするものに限らず、レンズ部品１，５６を組み込むあらゆる光学サブアセンブリに適応される。
【００４３】
すなわち、図１から押し込みジグ９を除いた本発明のレンズモジュール１２は、レンズを環状のレンズ枠に取り付けたレンズ部品１を形成し、レンズ部品１の外径とほぼ同じ内径で有底のレンズ部品収容穴２とそのレンズ部品収容穴底２ａの中心を貫通する光路穴３とを有するベース部材４を形成し、レンズ部品１をレンズ部品収容穴２に収容したレンズモジュール１２において、レンズ部品収容穴底２ａとレンズ部品１との間にバネ部材６が挟み込まれて弾性変形しており、レンズ部品１がベース部材４に形成された基準面Ｓに対して所定の距離に位置していると共にベース部材４に固定されているものである。
【００４４】
そして、このようなレンズモジュール１２を発光又は受光素子を収容したパッケージに取り付けることで各種光学機器のための光学サブアセンブリとすることができる。その光学機器としては、実施形態で述べた光トランシーバ等の光通信機器のほかに、光プリンタの光学ヘッド、ＣＤ、ＤＶＤ等の光ディスク装置の光学ヘッド、ＭＤ等の光磁気ディスク装置の光学ヘッドがある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のレンズ取り付け方法の一実施形態を示すベース部材の側断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明に用いるバネ部材の平面図及び側面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のレンズ取り付け方法の手順を示すベース部材及び押し込みジグ加圧部材の側断面図である。
【図４】従来のレンズ取り付け方法によるベース部材の側断面図である。
【図５】本発明が適用された光学サブアセンブリの全体図（一部は側断面）である。
【符号の説明】
【００４６】
１  レンズ部品
２  レンズ部品収容穴
３  光路穴
４  ベース部材
５  基準面Ｓとなる面
６  バネ部材
８  凸部
９  押し込みジグ
１２  レンズモジュール
【図１】
2008020619.tif 000003
【図２】
2008020619.tif 000004
【図３】
2008020619.tif 000005
【図４】
2008020619.tif 000006
【図５】
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