光通信用的透鏡以及光通信組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光通信用的透鏡以及光通信組件，用于光通信等，例如將通過(guò)半導(dǎo)體 激光器等或光纖而來(lái)的來(lái)自光源的光與光纖或受光元件耦合。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光通信等中，為了在半導(dǎo)體激光器或受光元件與光纖之間高效地進(jìn)行光耦合而 使用光耦合用的透鏡。然而，在以往的光耦合用的透鏡中，廣泛使用主要由不銹鋼制的腿 部來(lái)支承玻璃透鏡的結(jié)構(gòu)。然而，具有非球面的玻璃透鏡通常為高價(jià)，而且，需要經(jīng)過(guò)與原 料不同的腿部進(jìn)行組裝的工序，從而存在導(dǎo)致成本顯著增高的問(wèn)題。于是，如專利文獻(xiàn)1所 示，非球面的高精度成形容易且能夠大量生產(chǎn)的、塑料制的腿部一體型透鏡已被開(kāi)發(fā)。
[0003] 在專利文獻(xiàn)1中記載有光通信用的透鏡，該光通信用的透鏡由樹(shù)脂材料一體地成 形有透鏡部和從透鏡部的周邊延伸的腿部。另外，雖然僅僅是附圖中的記載，但記載有將腿 部的內(nèi)周面和透鏡部的腿部側(cè)的第一光學(xué)面連接的區(qū)域具有圓角（R)的圖。
[0004] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2007-183565號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)平08-286016號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明要解決的課題
[0009] 然而，本發(fā)明人如專利文獻(xiàn)1所記載的那樣以將腿部的內(nèi)周面和透鏡部的第一光 學(xué)面連接的區(qū)域具有圓角的方式成形了光通信用的腿部一體型透鏡，結(jié)果判明有時(shí)導(dǎo)致成 形時(shí)的透鏡的成形性變差。另外，也已判明如下問(wèn)題：即便在成形時(shí)不存在問(wèn)題，在對(duì)透鏡 進(jìn)行處理時(shí)或使用透鏡時(shí)，若腿部的強(qiáng)度中的尤其是腿部的根部的強(qiáng)度不夠，則恐怕也會(huì) 導(dǎo)致破損。
[0010] 本發(fā)明人對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了專心研究，結(jié)果判明了如下情形：因具有腿部的光通 信用透鏡的復(fù)雜形狀而容易產(chǎn)生脫模時(shí)的破損，成形性差，進(jìn)一步研究的結(jié)果判明，根據(jù)具 有圓角的區(qū)域的位置，脫模時(shí)產(chǎn)生破損的難易度、此后的處理性、壽命顯著變化。而且，判明 了如下情形：由于光通信用透鏡的透鏡大小較小，因此，根據(jù)具有圓角的區(qū)域的位置，可以 充分抑制脫模時(shí)的破損的可能性，但在成形后，在由透鏡部和腿部形成的空間中配置作為 光源的光學(xué)元件、端子、配線等并進(jìn)行與透鏡之間的光軸對(duì)準(zhǔn)時(shí)等，恐怕會(huì)導(dǎo)致具有圓角的 區(qū)域與光學(xué)元件、端子、配線所處的非干涉區(qū)域干涉。
[0011] 本發(fā)明是鑒于上述那樣的問(wèn)題而作出的，其目的在于提供一種光通信用的透鏡以 及使用該光通信用的透鏡的光通信組件，可以在確保高成形性的同時(shí)抑制組裝時(shí)和使用時(shí) 的透鏡的破損，并且，可以抑制組裝時(shí)與非干涉區(qū)域干涉，其結(jié)果是，可以謀求大幅降低成 本。
[0012] 用于解決課題的方案
[0013] 本發(fā)明的光通信用的透鏡是對(duì)從光源射出的光束進(jìn)行聚光的光通信用的透鏡，其 特征在于，所述透鏡使用塑料原料制成，將透鏡部和從所述透鏡部的周邊沿所述透鏡部的 光軸方向延伸的筒狀的腿部一體地成形而構(gòu)成所述透鏡，所述透鏡部在腿部側(cè)具有第一光 學(xué)面，在用包括光軸在內(nèi)的平面剖開(kāi)所述透鏡并考慮從所述第一光學(xué)面中的光軸上的點(diǎn)沿 著所述透鏡的內(nèi)表面朝向腿部端面的線的情況下，在下述式（1)的范圍內(nèi)，具有切線的斜 率在其前后變化的第一點(diǎn)，在下述式（2)的范圍內(nèi)，具有切線的斜率在其前后變化的第二 點(diǎn)，
[0014] 0.60X彡從光軸起直至所述第一點(diǎn)為止的在光軸垂直方向上的距離< 0.90X (1)
[0015] 0. 60Y <從所述腿部端面起直至所述第二點(diǎn)為止的在光軸方向上的距離< 0. 90Y (2)
[0016] 由所述第一點(diǎn)和所述第二點(diǎn)連接的所述透鏡的內(nèi)表面的形狀為將所述第一點(diǎn)和 所述第二點(diǎn)連接的直線形狀或相比將所述第一點(diǎn)和所述第二點(diǎn)連接的直線而凹陷的凹狀， 所述腿部的寬度相對(duì)于所述腿部的光軸方向長(zhǎng)度的比例的最小值為7~40%。其中，X表 示在將所述光軸作為零點(diǎn)的情況下、在光軸垂直方向上從所述腿部端面的所述透鏡的內(nèi)表 面?zhèn)染壊恐械南嗑喙廨S最遠(yuǎn)的點(diǎn)起直至光軸為止的距離，Y表示在將所述腿部端面作為零 點(diǎn)的情況下、在光軸方向上從所述透鏡的內(nèi)表面中的、除所述第一光學(xué)面之外在光軸方向 上相距所述腿部端面最遠(yuǎn)的部位起直至所述腿部端面為止的距離。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，在用包括光軸在內(nèi)的平面剖開(kāi)透鏡并考慮從第一光學(xué)面中的光軸 上的點(diǎn)沿著透鏡的內(nèi)表面朝向腿部端面的線的情況下，在式（1)的范圍內(nèi)，存在切線的斜 率在其前后變化的第一點(diǎn)，在式（2)的范圍內(nèi)，存在切線的斜率在其前后變化的第二點(diǎn)，由 此，腿部變粗，因此，在將透鏡從模具脫模時(shí)可以充分確保腿部的強(qiáng)度，可以抑制透鏡脫模 時(shí)在腿部斷裂。而且，由于可以充分確保腿部的強(qiáng)度，因此，即便將透鏡組裝在基板上并進(jìn) 行光軸對(duì)準(zhǔn)時(shí)等的機(jī)械壓力產(chǎn)生變化、此后將透鏡內(nèi)部氣體密封了的情況下的內(nèi)壓產(chǎn)生變 化、使用組裝成的組件時(shí)外部溫度（_80°C~100°C )或濕度顯著變化而導(dǎo)致內(nèi)壓產(chǎn)生變化、 或環(huán)境自身產(chǎn)生變化，也可以確保禁得起長(zhǎng)期使用的高可靠性。由于第一點(diǎn)和第二點(diǎn)分別 存在于式（1)和（2)的范圍內(nèi)，因此，在將透鏡組裝在基板上并進(jìn)行光軸對(duì)準(zhǔn)時(shí)等可以避 免透鏡的內(nèi)表面與存在光學(xué)元件、端子、配線而不希望產(chǎn)生干涉的區(qū)域干涉。并且，由于在 式（1)的范圍內(nèi)存在第一點(diǎn)，因此，將第一點(diǎn)和第二點(diǎn)連接的區(qū)域處于遠(yuǎn)離光軸的位置，所 以，即便從光源漏出的光照到第一點(diǎn)和第二點(diǎn)連接的區(qū)域而成為了未預(yù)料的雜散光，光量 也小，可以抑制雜散光的問(wèn)題。此外，在成形透鏡的模具中，在成形第一光學(xué)面和腿部的模 具分體的情況下，通過(guò)滿足式（1)，第一點(diǎn)從光學(xué)面充分離開(kāi)，因此，可以充分確保成形腿部 的模具的前端面的厚度，在模具切削時(shí)、注射成型時(shí)模具難以破損。此外，在由第一點(diǎn)和第 二點(diǎn)連接的所述透鏡的內(nèi)表面的形狀為將所述第一點(diǎn)和所述第二點(diǎn)連接的直線形狀的情 況下，可以充分確保非干涉區(qū)域，而且，用于成形透鏡的模具的加工容易。另外，在由第一點(diǎn) 和第二點(diǎn)連接的透鏡的內(nèi)表面的形狀為相比將第一點(diǎn)和所述第二點(diǎn)連接的直線而凹陷的 凹狀的情況下，可以進(jìn)一步確保非干涉區(qū)域。
[0018] 因此，也可以應(yīng)對(duì)透鏡的小型化。并且，在假設(shè)從光源漏出的光入射到了由第一點(diǎn) 和第二點(diǎn)連接的凹狀的區(qū)域的情況下，入射的光因該形狀而朝向從光軸離開(kāi)的方向，因此， 可以降低成為雜散光的可能性。
[0019] 另外，由于腿部的寬度相對(duì)于腿部的光軸方向長(zhǎng)度的比例的最小值為7~40%的 值，因此，不僅腿部的根部的強(qiáng)度增強(qiáng)，而且，作為腿部整體的強(qiáng)度增強(qiáng)。另外，腿部的寬度 優(yōu)選為，在腿部的全部區(qū)域中相對(duì)于腿部的光軸方向長(zhǎng)度的比例為前述下限以上的值，僅 使腿部的一部分處于前述范圍即可。由于腿部的寬度為上限以下，因此，透鏡不會(huì)變得過(guò) 大，能夠適合于實(shí)際使用，并且也能夠應(yīng)對(duì)小型化。
[0020] 本發(fā)明的光通信用的組件的特征在于，將上述光通信用的透鏡組裝于支承光學(xué)元 件的基板而構(gòu)成。
[0021] 發(fā)明的效果
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供光通信用的透鏡以及使用該光通信用的透鏡的光通信組 件，可以在確保高成形性的同時(shí)抑制組裝時(shí)和使用時(shí)的透鏡的破損，并且，可以抑制組裝時(shí) 過(guò)渡面與非干涉區(qū)域干涉，其結(jié)果是，可以謀求大幅降低成本。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是第一實(shí)施方式的光通信組件10的光軸方向剖視圖。
[0024] 圖2是以分解的狀態(tài)表示光通信組件10的主要部分的立體圖。
[0025] 圖3是表示透鏡20的制造工序（a)~（d)的圖。
[0026] 圖4是第二實(shí)施方式的透鏡20的剖視圖。
[0027] 圖5是第三實(shí)施方式的透鏡20的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 以下，基于【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的第一~第三實(shí)施方式。
[0029] 圖1是第一實(shí)施方式的光通信組件10的光軸方向剖視圖，圖2是以分解的狀態(tài)表 示光通信組件10的主要部分的立體圖。在具有供電用的棒狀的端子11的圓板狀的芯柱 12的中央，安裝有芯片搭載部13,在芯片搭載部13的側(cè)面，經(jīng)由散熱片14安裝有激光芯片 15作為光學(xué)元件。激光芯片15經(jīng)由未圖示的配線與端子11連接。作為光學(xué)元件所使用 的光源，使用 LED (Light Emitting Diode :發(fā)光二極管）、LD (Laser Diode :激光二極管）、 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser :垂直腔面發(fā)射激光器）等。另外，在將 透鏡20用作受光側(cè)的情況下，不使用光源而使用受光元件（例如(Photo Diode :光電二 極管））。
[0030] 以覆蓋激光芯片15的外側(cè)的方式