JP2004144836A

JP2004144836A - 光モジュール

Info

Publication number: JP2004144836A
Application number: JP2002307228A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shigenaga; 茂永　隆; Katsuteru Suematsu; 末松　克輝
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】接着剤を使用することなくレンズ筐体にレンズを正確に位置決め固定し、光モジュールの光結合特性を向上させる。
【解決手段】光モジュール（１１）は、光ファイバ（１５）の端部を収納すると共にガイドピン孔（１２ａ）が設けられた２つの光ファイバ筐体（１２）と、レンズ（１６）を収納するレンズ孔（１３ｂ）とガイドピン孔（１３ａ）が設けられた２つのレンズ筐体（１３）とを有する。２つのレンズ筐体は互いに当接して２つの光ファイバ筐体の間に当接配置され、これら４つの筐体はガイドピン孔に挿入されたガイドピン（１４）により位置決め固定される。光ファイバ筐体とレンズとの間には、両端が光ファイバ筐体の内方端面とレンズの外方端面の周縁部に当接する第１位置決め部材が配され、また、２つのレンズ間には両端が両レンズの内方端面の周縁部に当接する第２位置決め部材１７が配され、これにより２つのレンズが位置決めされる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信や光計測等に使用される光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光モジュールは、例えば、光ファイバの端部を収容した２つのユニットを備えて光ファイバ間で光伝搬を行うものとなっており、ＭＴ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ　Ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）コネクタの場合と同様、ガイドピンを用いて両ユニットを位置決めするように構成することが考えられる。
【０００３】
図１６はこの様なＭＴコネクタ式の光モジュール１を示し、この光モジュール１は、光ファイバ筐体（ＭＴフェルール）２とレンズ筐体３とからそれぞれ成る２つのユニットを備える。各ユニットの光ファイバ筐体２は２本の光ファイバ４の先端部を収容し、また、光ファイバ筐体２には一対のガイドピン孔２ａが形成されている。一方、レンズ筐体３には一対のガイドピン孔３ａとレンズ孔３ｂとが形成され、レンズ孔３ｂ内の所定位置に球状レンズ５が接着剤で固定される。各ユニットは、光ファイバ４から出射された光をレンズ５を通して平行にするコリメータ機能を有している。そして、光モジュール１は、２つのユニットの光ファイバ筐体２の間に両ユニットのレンズ筐体３を配置した状態でこれらの筐体２，３をガイドピン孔２ａ、３ａを挿通するガイドピン６により位置決めして構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＴコネクタ式の光モジュールにおいて、光ファイバ４の端面からレンズ５の中心までの焦点距離Ｓと２つのレンズ５の中心間距離Ｄは光学特性上重要である。そして、焦点距離Ｓおよびレンズ間距離Ｄを所要のものにするには、光ファイバ筐体２およびレンズ筐体３をサブミクロンの精度で位置決めすると共にレンズ５をレンズ筐体３内の所定の長手方向位置に数ミクロンの精度で固定する必要がある。
【０００５】
しかしながら、光モジュール１ではレンズ筐体３へのレンズ５の固定に接着剤を使用しているため、レンズ位置に誤差が生じ易い。すなわち、レンズ５が非常に小さいため塗布する接着剤の量も微小であり、この様な微小量の接着剤を常に一定に塗布することは非常に困難である。この結果、接着剤の塗布量がレンズ５毎に異なるため、接着剤の収縮量およびレンズ位置にばらつきを生じる。
【０００６】
また、光モジュール１ではレンズ５の接着後はレンズ位置を変えることができず、従って、レンズ位置が焦点距離Ｓが大きくなる方向にずれるとレンズ中心間距離Ｄが小さいままになり、反対方向にずれると大きいままになる。つまり、接着剤の塗布量の誤差によりレンズ位置がずれると焦点距離Ｓおよびレンズ間距離Ｄが狂うことになり、光結合損失が大幅に増加する。また、レンズ５の固定に接着剤を使用すると、接着剤の調整作業、レンズ筐体３への接着剤塗布作業および接着剤の硬化作業を要するので組立工数が多くなり、組立コストが高くなる。
【０００７】
また、光モジュール１の組立てにあたり、ガイドピン孔２ａ、３ａにガイドピン６を通した状態で、２つの光ファイバ筐体２を両者間に配置された２つのレンズ筐体３に手で押してこれらの筐体２，３を対向端面同士で接合させる。しかしながら、ガイドピン孔２ａ、３ａの内径寸法はガイドピン６の外径よりも０．５ｍｍ程度と大きく、ガイドピン孔とガイドピンとの間にクリアランスがあるため、筐体２，３の接合状態（位置決め状態）が安定に保持されない。そのため、焦点距離Ｓ及びレンズ間距離Ｄが光モジュール間で安定せずに光結合特性に大幅なバラツキが生じ、また、光モジュール部品間の位置関係たとえばレンズ５と光ファイバ４との位置関係が安定せず、位置ズレによる挿入損失が大きくなる。特に、光モジュール１に衝撃が加えられると、レンズ間距離Ｄや焦点距離Ｓが設計値から大きく外れて大幅な結合損失を招き、また、挿入損失が増大する。
【０００８】
また、２つの光ファイバ筐体とこれらの間に配された２つのレンズ筐体をガイドピンにより位置決めしてなる光モジュールにおいて、レンズ筐体間にフィルタなどの光機能部品を配置することが考えられる。
この様な光モジュールにおいて、所要の光結合効率を得るにはレンズに対する光機能部品の位置及び光軸に対する光機能部品の角度の精度を高める必要があるが、光機能部品を２つのレンズ筐体の端面全体で位置決め固定すると、所要の光結合効率を得られないおそれがある。この理由は、レンズ筐体の端面全体を所要の結合効率を得るのに十分なほど平坦に加工することは加工精度や加工コストの点から実際には困難であるからである。
【０００９】
完全に平坦ではないレンズ筐体端面は、微視的にみると、多数の支持点を有するものとなっている。従って、光機能部品をレンズ筐体の端面全体で位置決め固定しようとすると、微視的には、レンズ筐体端面の多数の支持点のうちの３つのみでレンズ筐体端面が光機能部品の対向端面に当接することになり、光機能部品は合計で６つの支持点により両側から位置決めされる。また、この光機能部品の位置決めを一旦解除してから同一のレンズ筐体を用いて再度位置決めすると、前回の位置決めに供された６つの支持点とは異なる６つの支持点により光機能部品が位置決めされる。
【００１０】
すなわち、完全に平坦でないレンズ筐体端面全体で光機能部品を位置決めする構成によれば、光機能部品を常に同一位置かつ同一角度で位置決めすることはできない。換言すれば、光機能部品の位置決め位置・角度は光モジュール毎にばらつきを生じ、従って、所要の光結合効率の光モジュールを安定に製造することは困難である。
【００１１】
本発明の一つの目的は、接着剤を使用することなくレンズ筐体にレンズを正確に位置決め固定して光結合特性を向上させた光モジュールを提供することにある。
本発明の別の目的は、光機能部品をレンズ筐体間に安定に保持してレンズに対する光機能部品の位置及び光軸に対する光機能部品の角度の精度を高め、光結合効率に優れた光モジュールを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、第１，第２レンズを収容した第１及び第２レンズ筐体と光ファイバの端部を収容した第１及び第２光ファイバ筐体とを、第１、第２レンズ筐体をその内方端面で互いに当接させかつ第１及び第２光ファイバ筐体の間に当接配置した状態で、第１及び第２ガイドピンにより位置決めしてなる光モジュールにおいて、
２つの第１位置決め部材を第１光ファイバ筐体と第１レンズとの間および第２光ファイバ筐体と第２レンズとの間にそれぞれ設けると共に２つの第１位置決め部材のそれぞれの外方端（光モジュールの中心と反対側の端）および内方端（光モジュール中心側の端）を第１，第２光ファイバ筐体の内方端面および第１，第２レンズの外方端面の周縁部にそれぞれ当接させ、また、第２位置決め部材を第１レンズと第２レンズとの間に配置すると共に第２位置決め部材の両端を第１，第２レンズの内方端面の周縁部にそれぞれ当接させたことを特徴とし、これにより２つのレンズを正確に位置決め固定して光結合特性を向上させる。
【００１３】
請求項２の発明では、第１、第２レンズ筐体に第１、第２ガイドピンを挿通させる第１、第２ガイドピン孔を形成すると共に第１、第２光ファイバ筐体に第１、第２ガイドピンを挿通させる第３、第４ガイドピン孔を形成し、また、第１，第２ガイドピン孔の軸線間距離と第３、第４ガイドピン孔の軸線間距離との間に寸法差を設けたことを特徴とし、ガイドピンにより光ファイバ筐体およびレンズ筐体に対して拘束力を作用させてこれらの筐体の位置決め状態を安定に保持して光モジュールの特に損失特性を向上させる。
【００１４】
請求項３の発明では、寸法差を１μｍ以上かつ４μｍ以下にしたことを特徴とし、これにより所要の拘束力を発生させて筐体の位置決め状態を確実に保持し、また、ガイドピン孔へのガイドピンの挿入性を確保しつつガイドピンの破損を防止する。
請求項４の発明では、第１、第２光ファイバ筐体の外方端面に軸線方向圧力を付与して第１，第２光ファイバ筐体および第１，第２レンズ筐体の位置決め状態を保持する保持手段を更に備えることを特徴とし、これにより光結合特性を安定にする。
【００１５】
請求項５の発明では、保持手段は板ばねからなるクリップであり、このクリップが第１，第２光ファイバ筐体の外方端面に係合する両端部を有することを特徴とし、これにより保持手段の構成を簡易にする。
請求項６の発明では、保持手段は、ケースとこれに装着される蓋体とからなると共に光モジュール本体を収納するパッケージであり、ケースは第１光ファイバ筐体の外方端面に軸線方向圧力を加える第１付勢手段を備え、蓋体は第２光ファイバ筐体の外方端面に軸線方向圧力を加える第２付勢手段を備えることを特徴とし、光モジュール本体をパッケージに収容することにより外部環境が光モジュールに与える影響を低減する。
【００１６】
請求項７の発明では、保持手段が第１、第２光ファイバ筐体の外方端面に加える軸線方向圧力は５Ｎ〜２０Ｎであることを特徴とし、これにより光ファイバ筐体およびレンズ筐体の変形を防止しつつ、これらの筐体の位置決め状態を良好に保持して光結合特性を安定にする。
請求項８の発明は、光ファイバの端部をそれぞれ収容した第１，第２光ファイバ筐体と、レンズをそれぞれ収容すると共に第１光ファイバ筐体と第２光ファイバ筐体との間に配された第１，第２レンズ筐体とを、ガイドピンにより位置決めしてなる光モジュールにおいて、
第１レンズ筐体と第２レンズ筐体との間に配される光機能部品を有し、光機能部品の端面に当接する３つの支持点を第１及び第２レンズ筐体の内方端面の少なくとも一方に設けたことを特徴とし、これにより光機能部品をレンズ筐体間に安定に保持して光結合効率を向上させる。
【００１７】
請求項９の発明では、第１、第２レンズ筐体の内方端面の各々に３つの支持点を設けたことを特徴とし、これにより光機能部品を安定に保持する。
請求項１０の発明では、３つの支持点の各々が半球状または角錐状の突起からなることを特徴とし、これにより各支持点を光機能部品に点接触させて光機能部品を適正に３点保持する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る光モジュールを説明する。
図１に示すように、第１実施形態の光モジュール１１は、光ファイバ筐体１２とレンズ筐体１３とからそれぞれなる互いに同一構成の第１，第２ユニットを有し、両ユニットは、第１，第２ガイドピン１４により位置決めされて互いに接合し、接合面に関して互いに対称に配されている（以下、第１、第２ユニットの光ファイバ筐体及びレンズ筐体を、第１，第２光ファイバ筐体１２及び第１，第２レンズ筐体と称する）。これらの筐体１２、１３は、好ましくはプラスチック樹脂部材（例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やエポキシ系の樹脂等）により成形されている。
【００１９】
第１、第２レンズ筐体１３は、両筐体の内方端面で互いに接合した状態で第１、第２光ファイバ筐体１２間に当接配置されている。ここで、用語「内方」は、光モジュール１１の長手方向にみて光モジュール中心（ユニット接合面）の側を指す。以下で用いる用語「外方」は光モジュール中心と反対側を指す。
そして、各レンズ筐体１３の一側周縁部には第１ガイドピン１４を挿通させる第１ガイドピン孔１３ａが軸方向に貫通形成され、また、他側周縁部には第２ガイドピン１４を挿通させる第２ガイドピン孔１３ａが軸方向に貫通形成されている。
【００２０】
一方、各光ファイバ筐体１２の一側周縁部には、第１ガイドピン１４を挿通させる第３ガイドピン孔１２ａが第１ガイドピン孔１３ａと整合して軸方向に貫通形成され、他側周縁部には第２ガイドピン１４を挿通させる第４ガイドピン孔１２ａが第２ガイドピン孔１３ａと整合して軸方向に貫通形成されている。そして、各光ファイバ筐体１２の中央部には例えば２本の光ファイバ１５の先端部が挿通固定され、各光ファイバの先端面は光ファイバ筐体１２の内方端面と面一をなしている。
【００２１】
更に、第１、第２レンズ筐体１３内には第１、第２球状レンズ１６が収容されている。
光モジュール１１は基本的には上述のように構成され、一方のユニットの光ファイバ１５の先端面から出射された光を第１，第２レンズ１６を介して他方のユニットの光ファイバ１５の先端面に入射させ、これにより光ファイバ１５間で光を伝搬させるようになっている。
【００２２】
第１実施形態の光モジュール１１は、レンズ１６を接着剤を使用せずにレンズ筐体１３に正確に位置決め固定して光結合特性を向上させる点に特徴がある。
すなわち、各レンズ筐体１３の中央部には、好ましくは円形断面のレンズ孔１３ｂと、これよりも小径の光路孔１３ｃと、レンズ孔１３ｂから光路孔１３ｃに向かって直径が滑らかに減少するテーパ孔１３ｄとが軸心を一致させて形成されている。レンズ孔１３ｂはレンズ筐体１３の内方半部に形成されてレンズ筐体の内方端面に開口し、光路孔１３ｃはレンズ筐体１３の外方半部に形成されて外方端面に開口し、レンズ孔１３ｂと光路孔１３ｃはテーパ孔１３ｄを介して互いに連通している。
【００２３】
球レンズ１６は、その外方端面の周縁部をレンズ筐体１３のテーパ孔１３ｄの周面に当接させて光路孔１３ｃ側へ移動不能にレンズ孔１３ｂ内に位置決めされ、これにより球レンズ１６の中心から光ファイバ筐体１２の内方端面（光ファイバ１５の先端面）までの距離が所定の焦点距離Ｓに合致するようになっている。換言すれば、レンズ筐体１３のテーパ孔１３ｄが形成された部分は、このレンズ筐体部分の外方端および内方端（テーパ面）を光ファイバ筐体１２の内方端面およびレンズ１６の球状外方端面の周縁部にそれぞれ当接させて光ファイバ筐体１２とレンズ１６との間に配される第１位置決め部材を構成し、レンズ１６を光ファイバ筐体１２側へ軸方向移動不能に位置決めする。
【００２４】
一方、第１、第２レンズ孔１３ｂ内には第１，第２レンズ１６間に好ましくは中空円筒状の位置決め部材１７が配されている。この位置決め部材１７は、その両端面を第１、第２レンズ１６の球状内方端面の周縁部にそれぞれ当接させて両レンズ１６間に配される第２位置決め部材を構成し、第１，第２レンズ１６を軸方向内方へ移動不能に位置決めしてレンズ間距離Ｄを所定値に合致させる。
【００２５】
そして、レンズ孔１３ｂの直径ＤＬＨは、球レンズ１６の直径をＤＬとしたとき、次式で表される関係が成立するように設定されている。
ＤＬ−０．５（μｍ）≦ＤＬＨ≦ＤＬ＋０．５（μｍ）
また、ガイドピン孔１２ａ、１３ａの孔径ＤＰＨは、ガイドピン１４の直径をＤＰとしたとき、次式で表される関係が成立するように設定されている。
ＤＰ−０．５（μｍ）≦ＤＰＨ≦ＤＰ＋０．５（μｍ）
【００２６】
尚、第１位置決め部材をレンズ筐体１３のテーパ孔１３ｄにより構成することは必須ではなく、レンズ筐体１３に段部を形成しても良い。この段部は、レンズ孔１３ｂの外方端と光路孔１３ｃの内方端との間でレンズ筐体１３の半径方向に延びると共にレンズ孔１３ｂと光路孔１３ｃの内径差に等しい幅を有する環状面から構成され、この環状面にレンズ１６の外方端面の周縁部が当接することになる。また、第１位置決め部材をレンズ筐体１３のテーパ孔や環状面で構成することは必須ではなく、レンズ筐体１３と別体の部材で構成しても良い。
【００２７】
更に、図１及び図２に示すように、レンズ筐体１３の第１，第２ガイドピン孔１３ａの軸線間距離ＰＬと光ファイバ筐体１２の第３，第４ガイドピン孔１２ａとの軸線間距離ＰＨとの間に寸法差が設定されており、例えば、距離ＰＬが距離ＰＨよりも大きく（ＰＬ＞ＰＨ）、その寸法差（ＰＬ−ＰＨ）は１μｍ〜４μｍの範囲内に設定されている。このように光ファイバ筐体１２のガイドピン孔間距離ＰＨとレンズ筐体１３のガイドピン孔間距離ＰＬとに寸法差を設けることにより、ガイドピン１４によりガイドピン孔１２ａ、１３ａの周面に押圧拘束力ｆが作用し、光ファイバ１５と第１，第２球レンズ１６との位置関係及び第１，第２球レンズ１６の位置関係を高精度に安定させることが可能となる。尚、上述と反対に、ピッチＰＨをピッチＰＬよりも大きく（ＰＨ＞ＰＬ）設定してもよい。
【００２８】
例えば、ガイドピン孔１２ａ、１３ａの内径がガイドピン１４の外径よりも０．５μｍ大きい場合、寸法差は図３のように１μｍ以上になり、拘束力が生じる。また、光ファイバ筐体１２およびレンズ筐体１３が樹脂成形体で形成されているために弾性変形するので、寸法差が大きい程拘束力ｆは強まって位置決めバラツキは小さくなる一方、寸法差が大きくなり過ぎると組立時におけるガイドピン１４の挿入性を損ない、また、ガイドピン孔１２ａ、１３ａが破損するおそれがある。従って、寸法差は４μｍ以下であることが望ましい。そこで、本願発明においては、寸法差（ＰＬ〜ＰＨ）を１μｍ以上かつ４μｍ以下としている。
【００２９】
既述のように、第２位置決め部材１７は、第１，第２レンズ１６の中心間距離Ｄを設定するためのもので、両端面１７ａが平らな環状面をなす中空円筒体から構成されている。位置決め部材１７は、レンズ孔１３ｂ内に嵌挿可能な外径を有し、また、球レンズ１６の外径よりも僅かに小さい内径を有し、両環状端面１７ａを第１，第２レンズ１６の内方端面の周縁部に当接して両レンズを位置決めするようになっている。そして、その長さは、両端面１７ａが第１，第２レンズ１６に当接した状態で、両レンズ１６の中心間距離が所定距離Ｄになるように正確に設定されている。位置決め部材１７は中空円筒体とされているので、２つのレンズ１６間における光路を遮ることがない。
【００３０】
この位置決め部材１７は、環境特性を考慮してレンズ筐体１３と同一の樹脂部材により形成され、これにより外気温の変化により収縮を起こしてもレンズ筐体１３との収縮差がないためにレンズ１６に余計な応力が加わることがなく、結合特性を安定させることができる。
次に、光モジュール１１の組立手順について説明する。
【００３１】
図１に示すように、第１，第２レンズ筐体１３のレンズ孔１３ｂに第１，第２レンズ１６を挿入した後、第２位置決め部材１７の両端部を両レンズ孔１３ｂに挿入して位置決め部材１７の両端面１７ａを第１，第２レンズ１６の内方端面の周縁部に当接させる。次に、第１、第２レンズ筐体１３の内方端面同士を当接させ、両者の第１、第２ガイドピン孔１３ａを合致させる。次いで、第１，第２レンズ筐体１３の外方端面に第１，第２光ファイバ筐体１２の内方端面を当接させ、両光ファイバ筐体の第３，第４ガイドピン孔１２ａを各レンズ筐体の第１，第２ガイドピン孔１２ａに合致させ、これらのガイドピン孔１２ａ、１３ａに第１，第２ガイドピン１４を挿入して光ファイバ筐体１２及びレンズ筐体１３を位置決めする。
【００３２】
この状態において、各レンズ１６は、外方端面の周縁部がレンズ筐体１３のテーパ部１３ｄ（第１位置決め部材）に当接すると共に内方端面の周縁部が第２位置決め部材１７の環状端面１７ａに当接し、これにより第１，第２レンズ１６がレンズ孔１３ｂ内で位置決め固定され、両レンズ１６の中心間距離が所定距離Ｄに正確に設定され、レンズ１６の中心と光ファイバ１４の先端面との距離が所定の焦点距離Ｓに正確に設定される。この様に、第１実施形態の光モジュール１１では、接着剤を使用することなく、レンズ筐体１３にレンズ１６を正確且つ簡単に位置決めすることができる。
【００３３】
そして、レンズ筐体１３のガイドピン孔１３ａ間の間隔ＰＬと光ファイバ筐体１２のガイドピン孔１２ａ間の間隔ＰＨとの間に寸法差が設けられているので、ガイドピン１４によりガイドピン孔１２ａ、１３ａの周面に押圧拘束力ｆが作用し、従って、光モジュール１１の全体に保持力が作用し、これにより光ファイバ１５と球レンズ１６との位置関係および２つのレンズ１６の位置関係を高精度に安定させることができ、レンズ１６の位置がずれることはない。この結果、２つのレンズ１６は、常に一定のレンズ間距離Ｄを保ち、焦点距離Ｓも一定に保たれ、良好な光結合特性が安定して得られる。
【００３４】
尚、上記第１実施形態においては、レンズ孔１３ｂとこれよりも小径の光路孔１３ｃとの間にレンズ１６の周縁部が当接するテーパ孔１３ｄを第１位置決め部材として設けたが、これに代えて、レンズ筐体１３に貫通して形成したレンズ孔１３ｂ内において光ファイバ筐体１２とレンズ１６との間に所定長さの円筒状の２つの位置決め部材を嵌挿配置しても良い。この場合、円筒状の位置決め部材は、その両端が光ファイバ筐体１２の内方端面およびレンズ１６の外方端面の周縁部にそれぞれ当接してレンズ１６を位置決めして、レンズ１６の中心から光ファイバ筐体１２の先端面までの距離を所定の焦点距離Ｓとする。
【００３５】
図４は第２位置決め部材の変形例を示し、この位置決め部材は、平坦な環状端面１７ｂを有する図１の位置決め部材１７に比べて、両端面をレンズ１６の球面に対して相補的な球面に形成した点が異なる。このように位置決め部材の両端面１７ａを球面に形成することで、両端面１７ｂを第１、第２レンズ１６の周縁部に更に良好に当接させて両レンズをしっかり位置決めすることが可能となる。
【００３６】
図５は第２位置決め部材の別の変形例を示し、このものは上側および下側の位置決め部材１８を備える。各位置決め部材１８は、図１に示す円筒体状の位置決め部材１７の上側または下側の周縁部に対応する横断面円弧状の係止部１８ａと、係止部１８ａの外周面の長手方向中央に一体に設けられたフランジ１８ｂとからなり、フランジ１８ｂにはガイドピン孔１８ｃが穿設されている。各位置決め部材１８は、図６に示すように、係止部１８ａの両端部が第１，第２レンズ筐体１３のレンズ孔１３ｂに挿入されて係止部１８ａの両端面が第１、第２レンズ１６の内方端面周縁部に当接し、また、フランジ１８が第１、第２レンズ筐体１３の内方端面間に挟持される。この状態で、ガイドピン１４を光ファイバ筐体１２のガイドピン孔１２ａ、レンズ筐体１３のガイドピン孔１３ａおよび位置決め部材１８のガイドピン孔１８ｃに挿通して、光ファイバ筐体１２，レンズ筐体１３及び位置決め部材１８を位置決め固定する。
【００３７】
以下、図７及び図８を参照して、本発明の第２実施形態による光モジュールを説明する。
第２実施形態の光モジュールは、第１，第２光ファイバ筐体１２の外方端面に軸線方向圧力を付与する保持手段を備えて、筐体１２およびレンズ筐体１３の位置決め状態を良好に保持可能にした点に特徴がある。その他の点については第１実施形態のものと同一であり、共通点に係る説明を省略する。
【００３８】
図７及び図８に示すように、第２実施形態の光モジュール１１はクリップ２１を保持手段として備えている。クリップ２１は、例えばベリリウム銅やＳＵＳ等の金属からなり、互いに接合された筐体１２、１３から主に構成される光モジュール本体と略同一長さでかつ略同一幅のクリップ本体２１ａと、クリップ本体と一体の４つのクリップ片２１ｂとを有している。２つのクリップ片２１ｂは、クリップ本体２１ａの一端の両側縁部からＳ字状をなして第１光ファイバ筐体１２の外方端面に沿って上方に延び、両クリップ片２１ｂの間を通って第１光ファイバ筐体１２からの光ファイバ１５が外部へ延びている。同様に、別の２つのクリップ片２１ｂは、クリップ本体２１ａの他端の両側縁部から第２光ファイバ筐体１２の外方端面に沿って延び、第２光ファイバ筐体１２から延びる光ファイバ１５が両クリップ片２１ｂの間を通るようになっている。
【００３９】
クリップ片２１ｂの中間部には折曲部２１ｃが形成され、折曲部２１の内面（より一般的にはクリップ２１の端部）には、光ファイバ筐体１２のガイドピン孔１２ａの開口端に係合するエンボス状の弾性部材２２が付勢手段として設けられ、この弾性部材２２は、例えば硬質ゴム部材で構成されている。好ましくは、ガイドピン孔１２ａの開口端には僅かな凹部が形成されている。
【００４０】
上記説明からわかるように、４つのクリップ片２１ｂの弾性部材２２は第１、第２光ファイバ筐体１２のガイドピン孔１２ａに係合するものとなっており、このため、ガイドピン１４の長さは、光モジュール本体の長さよりも僅かに短く設定されている。
以下、保持手段としてのクリップ２１の作用を説明する。
【００４１】
クリップ２１は、図７に示すように、そのクリップ片２１ｂを長手方向外方へ拡げて光モジュール本体を挟み、各弾性部材２２を対応するガイドピン孔１２ａの開口端に嵌合させて光モジュール本体をそのばね力により押圧挟持する。クリップ２１の押圧力は、図７に矢印で示すように第１，第２光ファイバ筐体１２の外方端面に対して軸線方向内方に常に加わり、光ファイバ筐体１２及びレンズ筐体１３の位置決め状態（接合状態）を良好に保持する。これにより、光モジュール１１に衝撃が加えられたときに光モジュール部品間の位置ズレや、レンズ間距離Ｄ及び焦点距離Ｓのズレが防止され、光結合特性が一層安定する。
【００４２】
クリップ２１の押圧力について実験をした結果、押圧力が５Ｎ未満の場合には、レンズ中心間距離Ｄおよび焦点距離Ｓにバラツキが生じて光結合特性が安定しない一方、押圧力が２０Ｎを超えると、プラスチック樹脂からなるレンズ筐体１３が弾性変形し、レンズ中心間距離Ｄ及び焦点距離Ｓが設定値よりも小さくなってしまい、光結合損失を増加させてしまうことが判明した。また、２０Ｎよりも大きい押圧力を発生させるクリップ（より一般的には保持手段）を作成することが容易ではないことも明らかとなった。従って、これらを考慮して、第２実施形態の光モジュール１１では、５Ｎ〜２０Ｎの範囲内の押圧力を光モジュール本体に付与して光モジュール部品の位置決め状態を保持するようにした。
【００４３】
尚、クリップ２１にエンボス状の弾性部材２２を必ずしも設ける必要はなく、クリップ片２１ｂの折曲部２１ｃをガイドピン孔の開口端に嵌合させて付勢手段として用いてもよい。
以下、図９ないし図１１を参照して、本発明の第３実施形態による光モジュールを説明する。
【００４４】
第３実施形態の光モジュールは、保持手段として、第２実施形態のクリップ２１に代えてパッケージ２４を用いた点に特徴がある。
図９に示すように、パッケージ２４は、金属（例えば鉄、アルミニウム等）あるいはプラスティック樹脂（例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰ（ポリプロピレン）等）よりなるケース２５と蓋体２６とから成り、全体として、光ファイバ筐体１２及びレンズ筐体１３から構成される光モジュール本体よりも一回り大きい箱体をなしている。ケース２５は前壁２５ａ、底壁および左右壁を有し、第２光ファイバ筐体１２側（後部）が開口している。前壁２５ａの中央上部には光ファイバ１５が挿通する切欠２５ｂが設けられ、前壁２５ａの上縁部両側に２つの孔２５ｃが設けられ、また、底壁の後端には２つの係止爪２５ｄが底壁から後方に突出して設けられている。
【００４５】
蓋体２６は上壁と後壁２６ａとを有し、後壁２６ａの中央下部には光ファイバ１５が挿通する切欠２６ｂが設けられている。後壁２６ａの下部両側にはケース２５の係止爪２５ｄが嵌合する孔２６ｃが設けられ、また、後壁２６ａの前端両側にはケース２５の孔２５ｃに嵌合する係止爪２６ｄが前方に突出して設けられている。ケース２５および蓋体２６は樹脂部材で形成されている。
【００４６】
そして、図１１に示すようにケース２５の前壁２５ａの両側内面には、第１光ファイバ筐体１２の第１，第２ガイドピン孔１２ａと整合してエンボス状の弾性部材２７が設けられ、また、図９に示すように蓋体２６の後壁２６ａの両側内面には第２光ファイバ筐体１２の第１，第２ガイドピン孔１２ａと整合してエンボス状の弾性部材２８が設けられ、弾性部材２８と後壁２６ａ間には弾性部材例えばコイルばね２９が介在している。尚、第２実施形態の場合と同様、ガイドピン１４の長さは光モジュール本体の長さよりも僅かに短く設定されており、第１、第２光ファイバ筐体１２のガイドピン孔１２ａの開口端には僅かな凹部が形成されている。
【００４７】
以下、第３実施形態の光モジュール１１の組立て手順を説明する。
先ず、ケース２５内に光モジュール本体を収納し、次に、図１１に示すようにケース２５の前壁２５ａの弾性部材２７を第１光ファイバ筐体１２のガイドピン孔１２ａの開口端に嵌合させる。次に、蓋体２６の後壁２６ａの弾性部材２８を第２光ファイバ筐体１２のガイドピン孔１２ａの開口端に嵌合させながら、ケース２５の孔２５ｃに蓋体２６の係止爪２６ｄを圧入し、また、蓋体２６の孔２６ｃにケース２５の係止爪２５ｄを圧入させる。これにより、光モジュール本体を収納したケース２５に蓋体２６を嵌合させる。好ましくは、ケース２５と蓋体２６とを例えば熱融着して、光モジュール本体をパッケージ２４内に密閉状態で収容する。
【００４８】
光モジュール１１において、コイルばね２９のばね力が弾性部材２８を介して第２光ファイバ筐体１２の外方端面に軸線方向圧力として印加され、これに伴って、弾性部材２７から第１光ファイバ筐体１２の外方端面に軸線方向圧力が印加される。この結果、光モジュール本体は、弾性部材２７、２８によりパッケージ２４の壁から僅かに離隔して浮いた状態で支持される。
【００４９】
光モジュール１１をこの様に浮いた状態で保持することで、パッケージ２４に振動や衝撃等の外力が加わっても光ファイバ筐体１２及びレンズ筐体１３に外力が直接加わることがなくなり、このため、光軸がずれにくく良好な光学特性を保持することが可能となる。また、パッケージ２４で光モジュール１１を密封することで、温度や湿度等の環境特性による光軸、レンズ中心間距離Ｄ及び焦点距離Ｓのズレが更に少なくなり、高信頼性が得られる。
【００５０】
また、ケース２５と蓋体２６との間に光モジュール本体を挟み込むだけで光モジュール１１を組み立てることができ、光ファイバ筐体１２及びレンズ筐体１３の位置決め状態（接合状態）の保持と光モジュール本体のパッケージ２４内への収納の双方を一度に行うことができる。
以下、図１２ないし図１４を参照して、本発明の第４実施形態による光モジュールを説明する。
【００５１】
第４実施形態の光モジュールは、第１，第２レンズ筐体間に光機能部品を安定に保持して光結合効率を向上させる点に特徴があり、その他の点は第２実施形態のものと同様である。
図１２に示すように、第４実施形態の光モジュール１１は、第１、第２光ファイバ筐体１２の間に第１、第２レンズ筐体１３を配し、これらの筐体１２、１３をガイドピン１４により位置決めし、筐体１２，１３の位置決め状態を例えば図７及び図８に示すクリップ２１に対応する保持手段により良好に保持するようになっている。第１〜第３実施形態の場合と同様、レンズ筐体１３内にはレンズ１６が配されている。
【００５２】
参照符号３０は例えばフィルタなどの光機能部品を示し、この光機能部品は、図１４に示すように第１、第２レンズ筐体１３間に保持されるようになっている。
第４実施形態では、レンズ１６に対する光機能部品３０の位置および光軸に対する光機能部品３０の角度の精度を高めるため、各レンズ筐体１３の内方端面に、光機能部品３０の端面に当接する３つの支持点１３ｅが設けられている。本実施形態では、各支持点１３ｅは半球状の突起からなり、光機能部品３０に点接触する。また、３つの支持点１３ｅはレンズ孔１３ｂのまわりに約１２０度の角度間隔で設けられている。すなわち、第１支持点１３ｅはレンズ筐体１３の内方端面の上縁部中央に設けられ、第２及び第３支持点１３ｅは、レンズ筐体１３の内方端面の下縁部に設けられている。３つの支持点１３ｅはレンズ孔１３ｂの中心から同一距離にある。
【００５３】
以下、支持点１３ｅの作用を説明する。
光機能部品３０を第１、第２レンズ筐体１３の内方端面間に支持する際、光機能部品３０の各端面はレンズ筐体１３の内方端面の３つの支持点１３ｅに当接し、光機能部品３０は合計６つの支持点１３ｅにより両側から安定に位置決め支持される。
【００５４】
この様に、光機能部品３０の各端面を３点保持するので、特に、各レンズ筐体１３の３つの支持点１３ｅが、レンズ孔１３ｂのまわりに等角度間隔で設けられると共にレンズ孔１３ｂの中心から同一距離にあるので、レンズ１６に対する光機能部品３０の位置の精度が高まり、また、レンズ１６の中心を通って光モジュール本体の長手方向に延びる光軸に対する光機能部品３０の角度の精度が高まる。
【００５５】
これに対して、光機能部品３０を第１、第２レンズ筐体１３の内方端面全体で位置決め固定する構成によれば、既述のようにレンズ筐体端面は完全に平坦ではなくて微視的には多数の支持点を有するものとなっており、このため、光機能部品３０を常に同一位置かつ同一角度で位置決めすることはできず、光機能部品の位置決め位置・角度は光モジュール毎にばらつきを生じることがある。
【００５６】
この点、第４実施形態の光モジュール１１は、光機能部品３０の各端面を安定に３点支持するものとなっており、光機能部品３０を常に同一位置に同一角度で位置決めすることができ、所要の光結合効率の光モジュールを安定に製造することができる。また、レンズ筐体１２の内方端面全体を完全に平坦に加工する必要がなく、加工コストを低減することができる。
【００５７】
なお、第４実施形態では、第１、第２レンズ筐体１３の各々の内方端面に３つの支持点１３ｅを設けたが、３つの支持点１３ｅを第１または第２レンズ筐体１３の内方端面のみに設けても良い。また、支持点１３ｅを半球状に形成することは必須ではなく、角錐状たとえば図１５に示すように四角錐状に形成しても良く、支持点の形成位置も限定されない。また、光機能部品はフィルタに限定されない。更に、光機能部品３０をレンズ筐体１３の内方端面に対して所定位置に位置決めする手段たとえばガイドをレンズ筐体端面などに設けても良い。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、接着剤を用いずに位置決め部材によりレンズをレンズ孔内に位置決め固定するので、光ファイバ端面とレンズ間の焦点距離及び２つのレンズ間距離を簡単且つ正確に所要の値にして光モジュールの光結合損失を大幅に低減することができ、また、組立工数及び組立コストの低減ならびに動作信頼性を向上することができる。
【００５９】
請求項２の発明によれば、レンズ筐体のガイドピン孔の軸線間距離と光ファイバ筐体のガイドピン孔の軸線間距離とに寸法差を設けることにより、光ファイバ筐体およびレンズ筐体のガイドピン孔に挿入されるガイドピンによってこれらの筐体に押圧拘束力を作用させて筐体同士の位置関係を安定に維持することができ、光ファイバとレンズとの位置関係をより高精度に安定させて、光モジュールの損失特性を向上することができる。
【００６０】
請求項３の発明では、上記寸法差を１μｍ以上とすることで光ファイバ筐体及びレンズ筐体とガイドピンとの間に拘束力を確実に発生させる一方、４μｍ以下とすることでガイドピンのガイドピン孔への挿入性を確保しつつガイドピン孔の破損を防止することができる。
請求項４の発明によれば、光ファイバ筐体およびレンズ筐体を位置決め状態に保持する保持手段を備えるので、光モジュールの光結合特性を安定にすることができる。
【００６１】
請求項５の発明では、板ばねからなるクリップを保持手段として使用することで、保持手段の構成を簡易にすることができる。
請求項６の発明では、光モジュール本体を収納するパッケージを保持手段として使用するので、パッケージ内に光モジュール本体を密封することができ、環境特性による光モジュール部品間の位置ズレが抑制され、信頼性が向上する。
【００６２】
請求項７の発明では、保持手段が光ファイバ筐体に加える軸線方向圧力が５〜２０Ｎであるので、筐体の変形を防止しつつ光結合特性を安定にすることができ、また、保持手段を容易に製造することができる。
請求項８の発明では、光機能部品の端面に当接する３つの支持点をレンズ筐体の内方端面に設けたので、光機能部品をレンズ筐体間に安定に保持して光結合効率を向上することができる。
【００６３】
請求項９の発明では、各レンズ筐体に３つの支持点を設けたので、光機能部品を安定に保持することができる。
請求項１０の発明では、各支持点が半球状または角錐状の突起からなるので、光機能部品を支持点との点接触により適正に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光モジュールを示す断面図である。
【図２】図１に示した光ファイバ筐体のガイドピン孔とレンズ筐体のガイドピン孔との位置関係を示す図である。
【図３】図２に示したガイドピン孔にガイドピンを挿入した状態を示す図である。
【図４】図１に示した第２位置決め部材の変形例を示す断面図である。
【図５】第２位置決め部材の別の変形例を示す斜視図である。
【図６】図５に示した第２位置決め部材を備えた光モジュールの断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による光モジュールを示す一部断面図である。
【図８】図７に示したクリップの斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態による光モジュールを示す分解斜視図である。
【図１０】図９に示した光モジュールの斜視図である。
【図１１】図９及び図１０に示した光モジュールの長手方向断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による光モジュールの分解斜視図である。
【図１３】図１２に示したレンズ筐体の拡大斜視図である。
【図１４】図１２に示した光機能部品をレンズ筐体間に保持した状態で示す一部断面図である。
【図１５】図１３に示したレンズ筐体の変形例を示す拡大斜視図である。
【図１６】ＭＴコネクタ式の光モジュールの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１　光モジュール
１２　光ファイバ筐体
１２ａ　ガイドピン孔
１３　レンズ筐体
１３ａ　ガイドピン孔
１３ｂ　レンズ孔
１３ｃ　光路孔
１３ｄ　テーパ孔
１３ｅ　突起
１４　ガイドピン
１５　光ファイバ
１６　球レンズ
１７、１８　位置決め部材
２１　クリップ
２２　弾性部材
２４　パッケージ
２５　ケース
２６　蓋体
２７、２８　弾性部材
３０　光機能部品

Claims

第１，第２レンズを収容した第１及び第２レンズ筐体と光ファイバの端部を収容した第１及び第２光ファイバ筐体とを、前記第１、第２レンズ筐体をその内方端面で互いに当接させかつ前記第１及び第２光ファイバ筐体の間に当接配置した状態で、第１及び第２ガイドピンにより位置決めしてなる光モジュールにおいて、
２つの第１位置決め部材を前記第１光ファイバ筐体と前記第１レンズとの間および前記第２光ファイバ筐体と前記第２レンズとの間にそれぞれ設けると共に、前記２つの第１位置決め部材の外方端および内方端を前記第１，第２光ファイバ筐体の内方端面および前記第１，第２レンズの外方端面の周縁部にそれぞれ当接させ、
第２位置決め部材を前記第１レンズと前記第２レンズとの間に配置すると共に、前記第２位置決め部材の両端を前記第１，第２レンズの内方端面の周縁部にそれぞれ当接させたことを特徴とする光モジュール。
前記第１及び第２レンズ筐体には前記第１及び第２ガイドピンを挿通させる第１及び第２ガイドピン孔が形成され、
前記第１及び第２光ファイバ筐体には前記第１及び第２ガイドピンを挿通させる第３及び第４ガイドピン孔が形成され、
前記第１，第２ガイドピン孔の軸線間距離と前記第３，第４ガイドピン孔の軸線間距離との間に寸法差を設けたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
前記寸法差が１μｍ以上かつ４μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
前記第１、第２光ファイバ筐体の外方端面に軸線方向圧力を付与して、前記第１，第２光ファイバ筐体および前記第１，第２レンズ筐体を位置決め状態に保持する保持手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光モジュール。
前記保持手段は板ばねからなるクリップであり、前記クリップは、前記第１，第２光ファイバ筐体の前記外方端面に係合する両端部を有することを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
前記保持手段は、ケースと該ケースに装着される蓋体とからなると共に光モジュール本体を収納するパッケージであり、前記ケースは前記第１光ファイバ筐体の前記外方端面に前記軸線方向圧力を加える第１付勢手段を備え、前記蓋体は前記第２光ファイバ筐体の前記外方端面に前記軸線方向圧力を加える第２付勢手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
前記保持手段が前記第１、第２光ファイバ筐体の前記外方端面に加える前記軸線方向圧力は５Ｎ〜２０Ｎであることを特徴とする請求項５または６に記載の光モジュール。
光ファイバの端部をそれぞれ収容した第１，第２光ファイバ筐体と、レンズをそれぞれ収容すると共に前記第１光ファイバ筐体と前記第２光ファイバ筐体との間に配された第１，第２レンズ筐体とをガイドピンにより位置決めしてなる光モジュールにおいて、
前記第１レンズ筐体と前記第２レンズ筐体との間に配される光機能部品を有し、
前記光機能部品の端面に当接する３つの支持点を、前記第１、第２レンズ筐体の内方端面の少なくとも一方に設けたことを特徴とする光モジュール。
前記第１、第２レンズ筐体の前記内方端面の各々に前記３つの支持点を設けたことを特徴とする請求項８に記載の光モジュール。
前記３つの支持点の各々が半球状又は角錐状の突起からなることを特徴とする請求項８または９に記載の光モジュール。