JP2011141478A - レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】モニタ光を確実に得ることができるとともに製造の容易化を実現することができるレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールを提供すること。
【解決手段】第１のレンズ面１１に入射した各発光素子ごとの光を、第１の反射／透過層１７によって第２のレンズ面１２側および第３のレンズ面１３側にそれぞれ分光し、第３のレンズ面１３側に分光された光に含まれるモニタ光を、第３のレンズ面１３によって第１の受光素子８側に出射させるとともに、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路とを同一直線上に位置させること。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズアレイおよびこれを備えた光モジュールに係り、特に、複数の発光素子と光伝送体の端面とを光学的に結合するのに好適なレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールに関する。

近年、システム装置内または装置間もしくは光モジュール間において信号を高速に伝送する技術として、いわゆる光インターコネクションの適用が広まっている。ここで、光インターコネクションとは、光部品をあたかも電気部品のように扱って、パソコン、車両または光トランシーバなどに用いられるマザーボードや回路基板等に実装する技術をいう。

このような光インターコネクションに用いられる光モジュールには、例えば、メディアコンバータやスイッチングハブの内部接続、光トランシーバ、医療機器、テスト装置、ビデオシステム、高速コンピュータクラスタなどの装置内や装置間の部品接続等の様々な用途がある。

この種の光モジュールにおいては、発光素子から出射された通信情報を含む光を、レンズを介して光伝送体の一例としての光ファイバの端面に結合させることによって、光ファイバを介した通信情報の送信を行うようになっていた。

また、光モジュールの中には、双方向通信に対応すべく、光ファイバを介して伝搬されて光ファイバの端面から出射された通信情報を含む光を受光する受光素子を発光素子とともに備えたものもあった。

ここで、従来から、このような光モジュールにおいては、温度等の影響によって発光素子の光の出力特性が変化することにより、通信情報の適切な送信に支障を来たす虞があるといった問題が生じていた。

そこで、これまでにも、この種の光モジュールにおいては、発光素子の出力特性を安定させるべく発光素子から出射された光（特に、強度もしくは光量）をモニタ（監視）するための種々の技術が提案されていた。

例えば、特許文献１には、レンズ面（透過面部）の周辺に発光素子から発光された光の一部をモニタ光として受光素子側に反射させるための反射面（反射面部）を備えた光学素子が開示されている。

また、特許文献２には、面発光レーザから出射されたレーザ光を光ファイバ側に全反射させる全反射ミラーと、面発光レーザから出射されたレーザ光の一部をモニタ光としてＰＤ側に反射させる切り欠き部とが連設された光学面を備えた光学ユニットが開示されている。

特開２００８−１５１８９４号公報 特開２００６−３４４９１５号公報（特に、図１６Ａ、Ｂ参照）

しかしながら、特許文献１に記載の構成には、マルチチャンネルの光通信をコンパクトな構成で実現しようとする場合に有効に適用することが難しいといった問題点があった。すなわち、近年においては、マルチチャンネルの光通信を実現させる小型の光学部品として、複数のレンズを所定の整列方向に整列させたレンズアレイの需要が益々高まりつつある。この種のレンズアレイでは、複数の発光素子が整列された発光装置を、その各発光素子がレンズアレイの入射側の各レンズ面に対向するように配置するとともに、複数の光ファイバをレンズアレイの出射側の各レンズ面に対向するように配置して、各発光素子から出射された光をレンズアレイの各レンズによって各光ファイバの端面に光学的に結合させることにより、マルチチャンネルの光通信（送信）を行うようになっていた。そして、このようなレンズアレイにおいても、発光素子から出射された光をモニタすることは光通信の安定性を確保する観点から非常に重要であるところ、このようなレンズアレイは、各レンズの１つ１つが非常に小径に形成されているばかりでなく、互いに隣位する各レンズ同士が非常に狭ピッチに形成されているため、特許文献１に記載の構成をレンズアレイに適用してレンズの周辺にモニタ光を反射させるための反射面を形成することは困難であった。

また、特許文献２に記載の構成は、全反射ミラーと切り欠き部との境界の位置精度が要求されるため、製造が困難であるといった問題点を有していた。

そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、モニタ光を確実に得ることができるとともに製造の容易化を実現することができるレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールを提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係るレンズアレイの特徴は、複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも１つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも１つの第１の受光素子が形成された光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記複数の発光素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、レンズアレイ本体における前記光電変換装置に臨む第１の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第１のレンズ面と、前記レンズアレイ本体における前記光伝送体の端面に臨む第２の面に、前記第１のレンズ面の整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第２のレンズ面と、前記レンズアレイ本体における前記第１の面に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記第１の受光素子に向けて出射させる少なくとも１つの第３のレンズ面と、前記レンズアレイ本体に、前記第１のレンズ面と前記第２のレンズ面とを結ぶ光路上に位置するように凹入形成された凹部と、この凹部における内面の一部をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光が前記第２の面に対して垂直な入射方向から入射する第１の光学面と、前記凹部における内面の一部であって前記第１の光学面に対向する部位をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行した前記複数の発光素子ごとの光が入射する第２の光学面と、前記第１の光学面上またはその近傍に配置され、前記第１の光学面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに所定の透過率で前記第２の光学面側に透過させ、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させる第１の反射／透過層と、前記凹部がなす空間内に充填された前記レンズアレイ本体と同屈折率の充填材とを備え、前記複数の発光素子ごとの光の前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路と前記複数の発光素子ごとの光の前記第２の光学面に対する出射側の光路とが同一直線上に位置される点にある。

そして、この請求項１に係る発明によれば、第１のレンズ面に入射した各発光素子ごとの光を、第１の反射／透過層によって第２のレンズ面側および第３のレンズ面側にそれぞれ分光し、第３のレンズ面側に分光されたモニタ光を、第３のレンズ面によって第１の受光素子側に出射させることができるので、モニタ光を確実に得ることができ、また、このようなモニタ光を得るための構成として、ある程度の面積を有する第１の反射／透過層を採用することによって、レンズアレイの製造の容易化を実現することができる。また、第１の光学面に対する入射側の光路と第２の光学面に対する出射側の光路とを同一直線上に位置させることができ、なおかつ、このような光路配置を、レンズアレイ本体と充填材とを同屈折率とすることによって簡便に実現することができる。この結果、簡易な構成により、製品検査の際に第２のレンズ面に入射する光が第２のレンズ面の中心からずれていることが確認された場合におけるこれを解消するための寸法調整を要する箇所を少なくすることができ、また、設計の際に第２のレンズ面の位置を簡便に決定することができるので、更なる製造の容易化に寄与することができる。

また、請求項２に係るレンズアレイの特徴は、請求項１において、更に、前記光伝送体が、前記レンズアレイ本体に向けて光を出射させるように形成され、前記第２のレンズ面に、前記光伝送体から出射された光が入射するように形成され、前記光電変換装置が、前記光伝送体から出射された光を受光する第２の受光素子を備え、前記第１の面における前記第２の受光素子に臨む位置に、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記光伝送体から出射された光を、前記第２の受光素子に向けて出射させる第４のレンズ面が形成され、前記第２の光学面上またはその近傍に、前記第２のレンズ面に入射した前記光伝送体から出射された光を、所定の反射率で前記第４のレンズ面側に反射させるとともに所定の透過率で透過させる第２の反射／透過層が形成されている点にある。

そして、この請求項２に係る発明によれば、第２の反射／透過層および第４のレンズ面によって光伝送体から出射された光を第２の受光素子に結合させることができるので、簡易な構成によって双方向の光通信（例えば、ＢｉＤｉ：bi-directional）にも対応することができ、利便性を向上させることができる。

さらに、請求項３に係るレンズアレイの特徴は、請求項１において、更に、前記第１の光学面の前記傾斜角をθ〔°〕とすると、前記第２の光学面の前記傾斜角は１８０−θ〔°〕と表され、前記第１の反射／透過層は、前記第１の光学面に平行な所定の屈折率の第１の光学板上に形成され、前記第２の光学面上またはその近傍に、前記第２の光学面に平行な前記第１の光学板と同屈折率の第２の光学板が配置され、前記第２の光学板は、前記複数の発光素子ごとの光が前記第１の光学板に入射する際に屈折されることよって生じた前記複数の発光素子ごとの光の前記充填材の内部における光路と前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路との光路長方向に直交する方向のずれを解消して、前記第２の光学面に対する出射側の光路が、前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路と同一直線上に位置するように光路を調整する点にある。

そして、この請求項３に係る発明によれば、第１の反射／透過層を第１の光学板上に形成することによって、第１の反射／透過層を第１の光学面上に直接形成する場合に比較して、第１の反射／透過層を簡便に形成することができる。また、このように、第１の光学板を各発光素子ごとの光の光路上に配置した場合であっても、この第１の光学板による屈折の影響（光路のずれ）を第２の光学板によって解消することができるので、第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路と第２の光学面に対する出射側の光路との直線性を確保することができる。

さらにまた、請求項４に係るレンズアレイの特徴は、請求項２において、更に、前記第１の光学面の前記傾斜角をθ〔°〕とすると、前記第２の光学面の前記傾斜角は１８０−θ〔°〕と表され、前記第１の反射／透過層は、前記第１の光学面に平行な所定の屈折率の第１の光学板上に形成され、前記第２の反射／透過層は、前記第２の光学面に平行な前記第１の光学板と同屈折率の第２の光学板上に形成され、前記第２の光学板は、前記複数の発光素子ごとの光が前記第１の光学板に入射する際に屈折されることよって生じた前記複数の発光素子ごとの光の前記充填材の内部における光路と前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路との光路長方向に直交する方向のずれを解消して、前記第２の光学面に対する出射側の光路が、前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路と同一直線上に位置するように光路を調整する点にある。

そして、この請求項４に係る発明によれば、第１の反射／透過層を第１の光学板上に形成することによって、第１の反射／透過層を第１の光学面上に直接形成する場合に比較して、第１の反射／透過層を簡便に形成することができる。また、第２の反射／透過層を第２の光学板上に形成することによって、第２の反射／透過層を第２の光学面上に直接形成する場合に比較して、第２の反射／透過層を簡便に形成することができる。さらに、第１の光学板を各発光素子ごとの光の光路上に配置した場合であっても、この第１の光学板による屈折の影響（光路のずれ）を第２の光学板によって解消することができるので、第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路と第２の光学面に対する出射側の光路との直線性を確保することができる。

また、請求項５に係るレンズアレイの特徴は、請求項３または４において、更に、前記充填材は、透光性の接着材からなり、前記第１の光学板および前記第２の光学板は、前記充填材によって前記レンズアレイ本体に接着されている点にある。

そして、この請求項５に係る発明によれば、充填材が、第１の光学板および第２の光学板をレンズアレイ本体に接着する接着材を兼ねることができるので、コストを削減することができる。

さらに、請求項６に係るレンズアレイの特徴は、請求項３〜５のいずれか１項において、更に、前記第１の光学板は、所定の屈折率の第１の粘着シートを介して前記第１の光学面に貼り付けられ、前記第２の光学板は、前記第１の粘着シートと同屈折率の第２の粘着シートを介して前記第２の光学面に貼り付けられている点にある。

そして、この請求項６に係る発明によれば、第１の光学板および第２の光学板をより安定的にレンズアレイ本体に固定することができる。

さらにまた、請求項７に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜６のいずれか１項において、更に、前記複数の発光素子ごとの光の前記第１のレンズ面と前記第１の光学面との間の光路上に、前記第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記第１の光学面に向けて全反射させる全反射面が配置され、前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路は、前記複数の発光素子ごとの光の前記全反射面と前記第１の光学面との間の光路である点にある。

そして、この請求項７に係る発明によれば、第１のレンズ面、第３のレンズ面および場合に応じて第４のレンズ面を光電変換素装置に臨む同一の面（第１の面）に配置することを前提として、第１のレンズ面に入射した各発光素子ごとの光を凹部側に進行させる上で無理のないコンパクトな設計が可能となる。

また、請求項８に係るレンズアレイの特徴は、請求項７において、更に、前記第１の面と前記第２の面とが互いに垂直に形成され、前記凹部が、前記レンズアレイ本体における前記第１の面に対向する第３の面に形成され、前記第１の光学面の前記傾斜角が、１３５〔°〕とされ、前記第２の光学面の前記傾斜角が、４５〔°〕とされ、前記全反射面が、前記第２の光学面に平行に形成され、前記第１の面に形成された各レンズ面上の光軸が、前記第１の面に垂直に形成され、前記第２のレンズ面上の光軸が、前記第２の面に垂直に形成されている点にある。

そして、この請求項８に係る発明によれば、レンズアレイ本体の形状を、設計および寸法精度の測定の更なる簡便化に適した形状にすることができる。

さらに、請求項９に係る光モジュールの特徴は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のレンズアレイと請求項１または２に記載の光電変換装置とを備えた点にある。

そして、この請求項９に係る発明によれば、モニタ光を確実に得ることができるとともに製造の容易化を実現することができる。

本発明によれば、モニタ光を確実に得ることができるとともに製造の容易化を実現することができる。

本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第１実施形態において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図 図１に示すレンズアレイの平面図 図１に示すレンズアレイの左側面図 図１に示すレンズアレイの右側面図 図１に示すレンズアレイの下面図 第１実施形態の変形例において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図 図６に示すレンズアレイの平面図 図７の左側面図 図７の右側面図 図７の下面図 本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第２実施形態において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図 本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第３実施形態において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図 図１２に示すレンズアレイの下面図 第３実施形態の変形例において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図 本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第４実施形態において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図 本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第５実施形態において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図

（第１実施形態）
以下、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第１実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。

図１は、本実施形態における光モジュール１の概要を本実施形態におけるレンズアレイ２の縦断面図とともに示した概略構成図である。図２は、図１に示すレンズアレイ２の平面図である。図３は、図１に示すレンズアレイ２の左側面図である。図４は、図１に示すレンズアレイ２の右側面図である。図５は、図１に示すレンズアレイ２の下面図である。

図１に示すように、本実施形態におけるレンズアレイ２は、光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置されるようになっている。

ここで、光電変換装置３は、半導体基板６におけるレンズアレイ２に臨む面に、この面に対して垂直方向（図１における上方向）に向かって互いに同一波長のレーザ光Ｌを出射（発光）する複数の発光素子７を有しており、これらの発光素子７は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を構成している。なお、図１において、各発光素子７は、図１における紙面垂直方向に沿って整列形成されている。また、光電変換装置３は、半導体基板６におけるレンズアレイ２に臨む面であって、各発光素子７に対する図１の左部近傍位置に、各発光素子７からそれぞれ出射されたレーザ光Ｌの出力（例えば、強度や光量）をモニタするためのモニタ光Ｍを受光する発光素子７と同数の複数の第１の受光素子８を有している。なお、第１の受光素子８は、発光素子７と同方向に整列形成されており、互いに対応する素子７，８同士の間で、整列方向における位置が互いに一致している。すなわち、第１の受光素子８は、発光素子７と同一ピッチで形成されている。この第１の受光素子８は、フォトディテクタであってもよい。さらに、図示はしないが、光電変換装置３には、各第１の受光素子８によって受光されたモニタ光Ｍの強度や光量に基づいて対応する発光素子７から発光されるレーザ光Ｌの出力を制御する制御回路が接続されている。このような光電変換装置３は、例えば、図示しないレンズアレイ２への当接部をレンズアレイ２に当接させるようにして、レンズアレイ２に対して対向配置されるようになっている。そして、この光電変換装置３は、公知の固定手段によってレンズアレイ２に取付けられるようになっている。

また、本実施形態における光ファイバ５は、発光素子７および第１の受光素子８と同数配設されており、図１において、各光ファイバ５は、図１における紙面垂直方向に沿って整列形成されている。また、光ファイバ５は、発光素子７と同一ピッチで整列されている。各光ファイバ５は、その端面５ａ側の部位が多芯一括型のコネクタ１０内に保持された状態で公知の固定手段によってレンズアレイ２に取付けられるようになっている。

そして、レンズアレイ２は、このような光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置された状態で、各発光素子７と各光ファイバ５の端面５ａとを光学的に結合させるようになっている。

このレンズアレイ２についてさらに詳述すると、図１に示すように、レンズアレイ２は、レンズアレイ本体４を有しており、このレンズアレイ本体４は、その縦断面の外形がほぼ台形状に形成され、また、図２に示すように、その平面形状がほぼ長方形状に形成され、さらに、図３および図４に示すように、その側面形状が長方形状に形成されている。

図１および図５に示すように、レンズアレイ２は、第１の面としてのレンズアレイ本体４における光電変換素装置３に臨む図１の下端面４ａ（平面）に、発光素子７と同数の複数（８個）の平面円形状の第１のレンズ面（凸レンズ面）１１を有している。これら複数の第１のレンズ面１１は、発光素子７に対応する所定の整列方向（図１における紙面垂直方向、図５における縦方向）に整列するように形成されている。また、各第１のレンズ面１１は、発光素子７と同一ピッチで形成されている。なお、各第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）は、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７から発光されるレーザ光Ｌの中心軸に一致していることが望ましい。

このような各第１のレンズ面１１には、図１に示すように、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７ごとに出射されたレーザ光Ｌが入射する。そして、各第１のレンズ面１１は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌをそれぞれコリメートした上でレンズアレイ本体４の内部へと進行させる。

また、図１および図３に示すように、レンズアレイ２は、第２の面としてのレンズアレイ本体４における光ファイバ５の端面５ａに臨む図１の左端面４ｂ（平面）に、第１のレンズ面１１と同数の複数の第２のレンズ面（凸レンズ面）１２を有している。これら複数の第２のレンズ面１２は、第１のレンズ面１１の整列方向と同方向に整列するように形成されている。各第２のレンズ面１２は、第１のレンズ面１１と同一ピッチで形成されている。なお、各第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）は、各第２のレンズ面１２に対応する各光ファイバ５の端面５ａの中心軸と同軸上に配置されていることが望ましい。

このような各第２のレンズ面１２には、図１に示すように、各第２のレンズ面１２に対応する各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射してレンズアレイ本体４の内部の光路を進行してきた各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが、その中心軸を各第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）と一致させた状態でそれぞれ入射する。そして、各第２のレンズ面１２は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、各第２のレンズ面１２に対応する各光ファイバ５の端面５ａに向けてそれぞれ出射させる。

このようにして、各発光素子７と各光ファイバ５の端面５ａとが第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２を介して光学的に結合されるようになっている。

さらに、図１および図５に示すように、レンズアレイ本体４の下端面４ａにおける第１のレンズ面１１に対する図１の左部近傍位置には、第１の受光素子８と同数（本実施形態においては、発光素子７、光ファイバ５、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２とも同数）の第３のレンズ面１３が形成されている。各第３のレンズ面１３は、第１の受光素子８に対応する所定の整列方向すなわち第１のレンズ面１１の整列方向と同方向に整列するように形成されている。また、各第３のレンズ面１３は、各第１の受光素子８と同一ピッチで形成されている。なお、各第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）は、各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各第１の受光素子８の受光面の中心軸に一致することが望ましい。

このような各第３のレンズ面１３には、図１に示すように、レンズアレイ本体４の内部側から各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍが入射する。そして、各第３のレンズ面１３は、入射した各発光素子７ごとのモニタ光Ｍを、各第３のレンズ面１３に対応する各第１の受光素子８に向けてそれぞれ出射させる。

さらにまた、図１および図４に示すように、レンズアレイ本体４は、図１における右上端部に、全反射面４ｄを有しており、この全反射面４ｄは、その上端部がその下端部よりも図１における左側（すなわち、後述する凹部１４側）に位置するような傾斜面に形成されている。この全反射面４ｄは、第１のレンズ面１１と後述する凹部１４の第１の光学面１４ａとの間の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路上に配置されている。

このような全反射面４ｄには、図１に示すように、各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射した後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが、図１における下方から臨界角以上の入射角で入射する。そして、全反射面４ｄは、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、図１における左側に向かって全反射させる。

なお、全反射面４ｄ上に、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等からなる反射膜をコーティングしてもよい。

また、図１および図２に示すように、第３の面としてのレンズアレイ本体４における図１の上端面４ｃ（平面）には、凹部１４が、第１のレンズ面１１と第２のレンズ面１２とを結ぶ光路上に位置するように凹入形成されている。なお、上端面４ｃは、下端面４ａに対して平行に形成されている。

ここで、図１に示すように、凹部１４は、その内面の一部（凹部１４の図１における右側面）をなす第１の光学面１４ａを有している。この第１の光学面１４ａは、その上端部がその下端部よりも図１における右側（すなわち、全反射面４ｄ側）に位置するような左端面４ｂに対して所定の傾斜角を有する傾斜面に形成されている。

このような第１の光学面１４ａには、図１に示すように、全反射面４ｄによって全反射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが、所定の入射角で入射する。ただし、第１の光学面１４ａへの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの入射方向は、左端面４ｂに対して垂直となっている。

また、図１に示すように、凹部１４は、その内面の一部であって、第１の光学面１４ａに対して図１の左方において対向する部位（凹部１４の図１における左側面）をなす第２の光学面１４ｂを有しており、この第２の光学面１４ｂは、左端面４ｂに対して所定の傾斜角を有している。

ただし、本実施形態において、左端面４ｂを基準（０°）とした第２の光学面１４ｂの傾斜角は、左端面４ｂを基準とした第１の光学面１４ａの傾斜角をθ〔°〕とすると、１８０−θ〔°〕と表される。すなわち、本実施形態においては、第１の光学面１４ａと第２の光学面１４ｂとが、図１において二点差線で示す下端面４ａに垂直な対称軸ＡＳについて線対称な形状となっている。

さらに、図１に示すように、第１の光学面１４ａ上には、均一な厚さを有する薄肉の第１の反射／透過層１７が配置されている。この第１の反射／透過層１７は、その第１の光学面１４ａ側の表面が第１の光学面１４ａに密接している。

さらにまた、図１に示すように、第１の反射／透過層１７は、第１の光学板１５上（図１における下面）に全面的に形成された状態で、第１の光学面１４ａ上に配置されている。ここで、図１に示すように、第１の光学板１５は、第１の光学面１４ａに平行とされた均一な厚さを有する平板状に形成されているとともに、第１の光学板１５の材質に応じた所定の屈折率に形成されている。この第１の光学板１５の図１における紙面垂直方向の大きさは、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌのすべてが入射可能な大きさに形成されている。

また、図１に示すように、第２の光学面１４ｂ上には、第２の光学板１６が配置されており、この第２の光学板１６は、その第２の光学面１４ｂ側の表面が第２の光学面１４ｂに密接している。図１に示すように、第２の光学板１６は、第２の光学面１４ｂに平行とされた均一な厚さを有する平板状に形成されているとともに、第１の光学板１５と同屈折率に形成されている。この第２の光学板１６の図１における紙面垂直方向の大きさは、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌのすべてが入射可能な大きさに形成されている。なお、第２の光学板１６は、第１の光学板１５と同じ材質からなるものであってもよい。また、本実施形態において、第２の光学板１６は、第１の光学板１５と同じ空気換算長に形成されている。

さらに、図１に示すように、凹部１４がなす空間内には、レンズアレイ本体４と同屈折率の充填材１８が、第１の光学板１５および第２の光学板１６をほぼ上方から被覆するようにして、凹部１４内に隙間無く充填されている。

さらにまた、本実施形態において、充填材１８は、透光性の接着材からなり、この充填材１８の接着力によって、第１の光学板１５および第２の光学板１６がレンズアレイ本体４に接着されている。なお、このような接着材を兼ねる充填材１８としては、レンズアレイ本体４と同屈折率の紫外線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂等を用いることができる。より具体的な例としては、レンズアレイ本体４を環状オレフィン樹脂としてのＪＳＲ社製のＡＲＴＯＮ（登録商標）によって形成した場合には、充填材１８として、ＵＶ硬化樹脂としての（株）テクス製のA１７５４Bを用いることができる。これらＡＲＴＯＮおよびA１７５４Bは、いずれも、メーカ公表値のｄ線に対する屈折率、アッベ数に基づいて計算した波長８５０ｎｍの光に対する屈折率が１．５０とされている。ただし、充填材１８およびレンズアレイ本体４の材質は、これらに限定されるものではない。

このようにして凹部１４内に配置された第１の反射／透過層１７、第１の光学板１５、充填材１８および第２の光学板１６は、以下に示すように、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを光ファイバ５の端面５ａまたは第１の受光素子８に結合させるための分光機能および光路調整機能を発揮するようになっている。

すなわち、まず、図１に示すように、第１の光学面１４ａに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、その直後に第１の反射／透過層１７に入射する。そして、第１の反射／透過層１７は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、所定の反射率で第３のレンズ面１３側に反射させるとともに、所定の透過率で第１の光学板１５側に透過させる。

この際に、第１の反射／透過層１７は、図１に示すように、第１の反射／透過層１７に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌのそれぞれの一部（反射率分の光）を、各発光素子７にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍとして各モニタ光Ｍに対応する各第３のレンズ面１３側に向かって反射させる。

そして、このようにして第１の反射／透過層１７によって反射された各発光素子７ごとのモニタ光Ｍは、各第３のレンズ面１３側に向かってレンズアレイ本体４の内部を進行した後に、各第３のレンズ面１３からこれらに対応する各第１の受光素子８に向けてそれぞれ出射される。

ここで、例えば、第１の反射／透過層１７を、第１の光学板１５上にＣｒの単層膜を公知のコーティング技術を用いてコーティングすることによって形成した場合には、例えば、第１の反射／透過層１７の反射率を３０％、透過率を３０％（吸収率４０％）とすることができる。なお、ＮｉやＡｌ等のＣｒ以外の単一金属の単層膜によって第１の反射／透過層１７を形成してもよい。また、第１の反射／透過層１７を、第１の光学板１５上にＴｉＯ_２やＳｉＯ_２等からなる公知の誘電体多層膜を公知のコーティング技術を用いてコーティングすることによって形成した場合には、例えば、第１の反射／透過層１７の反射率を２０％、透過率を８０％とすることができる。この他にも、第１の反射／透過層１７の反射率および透過率としては、レーザ光Ｌの出力をモニタするために十分とみなされる光量のモニタ光Ｍを得ることができる限度において、第１の反射／透過層１７の材質や厚み等に応じた所望の値を設定することができる。また、第１の反射／透過層１７のコーティングには、インコーネル蒸着等のコーティング技術を用いてもよい。さらに、例えば、ガラスフィルタによって第１の反射／透過層１７を構成してもよい。

一方、第１の反射／透過層１７によって透過された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、第１の光学板１５を透過した後に充填材１８に入射する。そして、充填材１８に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、充填材１８の内部の光路上を第２のレンズ面１２側に向かって進行する。

このとき、充填材１８がレンズアレイ本体４と同屈折率に形成されていることによって、充填材１８の内部における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路は、全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとを結ぶレーザ光Ｌの光路に対して平行に維持される。

このことを詳細に説明すると、まず、第１の光学面１４ａ、第１の反射／透過層１７と第１の光学板１５との界面および第１の光学板１５と充填材１８との界面が互いに平行であることを前提として、スネルの法則に基づいた以下の（１）および（２）の各式が成立する。

ｎ_１ｓｉｎθ_１＝ｎ_２ｓｉｎθ_２ （１）
ｎ_２ｓｉｎθ_２＝ｎ_１ｓｉｎθ_３ （２）

ただし、（１）および（２）式において、ｎ_１は、レンズアレイ本体４および充填材１８の屈折率であり、ｎ_２は、第１の光学板１５の屈折率である。これらｎ_１およびｎ_２は、いずれも同一の波長の光を基準としている。また、（１）式におけるθ_１は、第１の光学面１４ａに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの入射角である。さらに、（１）および（２）式におけるθ_２は、第１の反射／透過層１７と第１の光学板１５との界面からの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの出射角であって、第１の光学板１５と充填材１８との界面に対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの入射角である。ただし、ここでは、レンズアレイ本体４、第１の光学板１５および充填材１８に比較して、第１の反射／透過層１７の厚さ（光路方向の寸法）が極めて薄いことから、第１の反射／透過層１７におけるレーザ光Ｌの屈折は無視している。また、（２）式におけるθ_３は、第１の光学板１５と充填材１８との界面からの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの出射角である。θ_１〜θ_３の基準（０°）は、いずれも第１の光学面１４ａの面法線方向にとられている。

ここで、（１）式の右辺と（２）式の左辺とが共通することから、次式が導かれる。

ｎ_１ｓｉｎθ_１＝ｎ_１ｓｉｎθ_３ （３）

そして、（３）式より、θ_３＝θ_１となる。このことは、充填材１８の内部における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路が、全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとを結ぶレーザ光Ｌの光路に対して平行であることを示していることに他ならない。

このようにして全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとを結ぶレーザ光Ｌの光路に対する平行性を維持しつつ充填材１８内の光路上を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、図１に示すように、第２の光学板１６を透過した後に、第２の光学面１４ｂに入射してレンズアレイ本体４の内部の光路上に復帰する。

このとき、第２の光学面１４ｂおよび充填材１８と第２の光学板１６との界面が互いに平行であり、第２の光学面ｂが第１の光学面１４ａと線対称であることを前提として、スネルの法則に基づいた以下の（４）および（５）の各式が成立する。

ｎ_１ｓｉｎθ_１＝ｎ_２ｓｉｎθ_２ （４）
ｎ_２ｓｉｎθ_２＝ｎ_１ｓｉｎθ_４ （５）

ただし、（４）および（５）式において、ｎ_１は、（１）〜（３）式と同様に、レンズアレイ本体４および充填材１８の屈折率である。また、ｎ_２は、第２の光学板１６の屈折率であり、このｎ_２が第１の光学板１５の屈折率でもあることは（１）および（２）式の説明において述べた通りである。また、（４）式におけるθ_１は、充填材１８と第２の光学板１６との界面に対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの入射角であり、このθ_１が第１の光学板１５と充填材１８との界面からの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの出射角でもあることは（３）式の説明において述べた通りである。さらに、（４）および（５）式におけるθ_２は、充填材１８と第２の光学板１６との界面からの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの出射角であって、第２の光学面１４ｂ（換言すれば、第２の光学板１６と第２の光学面１４ｂとの界面）に対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの入射角である。このθ_２が、第１の反射／透過層１７と第１の光学板１５との界面からの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの出射角であって、第１の光学板１５と充填材１８との界面に対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの入射角でもあることは、（１）および（２）式の説明において述べた通りである。さらに、（５）式におけるθ_４は、第２の光学面１４ｂからの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの出射角である。なお、（４）および（５）式におけるθ_１、θ_２およびθ_４の基準（０°）は、いずれも第２の光学面１４ｂの面法線方向にとられている。

ここで、（４）式の右辺と（５）式の左辺とが共通することから、次式が導かれる。

ｎ_１ｓｉｎθ_１＝ｎ_１ｓｉｎθ_４ （６）

そして、（６）式より、θ_４＝θ_１となる。このことは、第２の光学面１４ｂ以後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路が、充填材１８の内部における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路に対して平行であることを示していることに他ならない。

ここで、充填材１８の内部における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路が、全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとを結ぶレーザ光Ｌの光路に対して平行であることについては前述した。このことから、まず、第２の光学面１４ｂ以後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路は、全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとを結ぶレーザ光Ｌの光路に対して平行であることが言える。

さらに、第１の光学面１４ａと第２の光学面１４ｂとが線対称であること、第１の光学板１５と第２の光学板１６とが空気換算長が等しいこと、反射／透過層１７の厚さを無視できること及び第１の光学面１４ａに各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが対称軸ＡＳに垂直な方向から入射することを考慮すれば、第２の光学面１４ｂ以後のレーザ光Ｌの光路が、全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとを結ぶレーザ光Ｌの光路に対して同一直線上に位置するということができる。

すなわち、本実施形態においては、第１の光学面１４ａに入射角θ_１で入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが、第１の光学板１５に入射する際に屈折角θ_２で屈折して図１における左上方に進行し、この屈折によって、全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとを結ぶ各光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路と、充填材１８の内部の光路との間に、光路長方向（図１における横方向）に垂直な方向のずれ（いわゆる横ずれ）が生じることになる。しかしながら、本実施形態においては、充填材１８内の光路を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが、第２の光学板１６に入射する際に屈折角θ_２で屈折して図１における左下方に進行した後に、第２の光学面１４ｂから出射角θ_１で出射されることによって、横ずれを解消することができる。このことは、第２の光学板１６によって、第２の光学面１４ｂ以後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路が、全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとを結ぶレーザ光Ｌの光路に対して同一直線上に位置するようにレーザ光Ｌの光路が調整されたことに他ならない。

このようにして第２の光学面１４ｂからレンズアレイ本体４の内部の光路上に復帰した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、レンズアレイ本体４の内部の光路上を各第２のレンズ面１２側に向かって進行した後に、各第２のレンズ面１２によって、これらに対応する各光ファイバ５の端面５ａに向けてそれぞれ出射される。

以上の構成によれば、第１のレンズ面１１に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、第１の反射／透過層１７によって各第２のレンズ面１２側および各第３のレンズ面１３側にそれぞれ分光し、各第３のレンズ面１３側に分光されたモニタ光Ｍを、各第３のレンズ面１３によって各第１の受光素子８側に出射させることができる。この結果、モニタ光Ｍを確実に得ることができ、また、このようなモニタ光Ｍを得るための構成として、ある程度の面積を有する形成が容易な第１の反射／透過層１７を採用することによって、レンズアレイ２を容易に製造することができる。

また、本実施形態によれば、第１の光学面１４ａに対する入射側の所定範囲の光路（全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとの間の光路）と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路との直線性を確保することができるので、例えば、製品検査の際に、各第２のレンズ面１２に入射する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが各２のレンズ面１２の中心からずれていることが確認された場合に、これを補正するための寸法調整を要する箇所を少なくすることができる。なお、寸法調整には、金型の形状の変更等を挙げることができる。具体的には、仮に、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路との直線性を確保できない設計の場合には、第２のレンズ面１２に対する入射光の軸ずれを許容限度内に補正するために、凹部１４の両光学面１４ａ、１４ｂに別個独立に最適な傾斜角を設定し直さなければならない場合がある。これに対して、本実施形態においては、全反射面４ｄにおける全反射方向が左端面４ｂに垂直であること、および、両光学面１４ａ、１４ｂの線対称性が確保されれば、両光学面１４ａ、１４ｂに互いに全く相関関係がない傾斜角をトライアンドエラーで適宜設定し直すような複雑かつ煩雑な寸法調整は要しない。また、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路との直線性を確保できれば、設計の際に、第２のレンズ面１２の位置を簡便に決定することができる。

これにより、更なるレンズアレイ２の製造の容易化に寄与することができる。

また、前述のように、第１の反射／透過層１７を、第１の光学板１５上に単一金属の単層膜や誘電体多層膜をコーティングすることによって形成すれば、第１の反射／透過層１７の構成および製造工程を簡素化することができるので、更なる製造の容易化を実現することができる。さらに、コーティングによって第１の反射／透過層１７を極めて薄く（例えば、１μｍ以下に）形成することができるので、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが第１の反射／透過層１７を透過する際の屈折によって生じるレーザ光Ｌの横ずれ）を、無視できるレベルまで小さくすることができる。これにより、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路との直線性をさらに高精度に確保することができる。

さらに、好ましくは、第１の光学面１４ａの傾斜角を、左端面４ｂを基準（０°）として図１における反時計回りに１３０°〜１４０°（より好ましくは、１３５°）とする。また、第２の光学面１４ｂの傾斜角を、左端面４ｂを基準（０°）として図１における反時計回りに４０°〜５０°（より好ましくは、４５°）とする。ただし、第１の光学面１４ａと第２の光学面１４ｂとの対称性は維持する。さらに、全反射面４ｄを第２の光学面１４ｂに対して平行に形成する。このようにすれば、全反射面４ｄに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを凹部１４側に向かって全反射させるとともに、第１の光学面１４ａに入射したレーザ光Ｌを第２のレンズ面１２側と第３のレンズ面１３側とに分光するのに無理がない設計が可能となる。特に、第１の光学面１４ａの傾斜角を１３５°、第２の光学面１４ｂおよび全反射面４ｄの傾斜角を４５°とした場合には、各面１４ａ、１４ｂ、４ｄの設計や寸法精度測定が更に簡便なものとなる。

さらにまた、下端面４ａと左端面４ｂとを互いに垂直に形成し、また、第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）および第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）を下端面４ａに垂直に形成し、さらに、第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）を左端面４ｂに垂直に形成してもよい。このようにすれば、発光素子７と第１の受光素子８とを結ぶ光路および発光素子７と光ファイバ５の端面５ａとを結ぶ光路を確保するためにレンズアレイ２に要求される寸法精度を緩和することができ、更なる製造の容易化を実現することができる。すなわち、例えば、仮に、第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）を第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）に対して鋭角の傾きを有するように構成する場合には、図１における縦方向のわずかな寸法誤差によって、第３レンズ面１３から出射されたモニタ光Ｍが第１の受光素子８に結合しない虞がある。これに対して、本実施形態のように第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）と第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）とを互いに平行に形成すれば、たとえレンズアレイ２に図１における縦方向のわずかな寸法誤差が生じたとしても、第３レンズ面１３から出射されたモニタ光Ｍは、そのビーム径が設計値に対して大きくまたは小さくなるだけで、各第１の受光素子８に適正に受光されることになる。また、仮に、第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）を第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）に対して直角以外の角度を有するように構成する場合には、図１における横方向のわずかな寸法誤差によって、第２レンズ面１２から出射されたレーザ光Ｌが光ファイバ５の端面に結合しない虞がある。これに対して、本実施形態のように、第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）と第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）とを互いに垂直に形成すれば、たとえレンズアレイ２に図１における横方向のわずかな寸法誤差が生じたとしても、第２レンズ面１２から出射されたレーザ光Ｌは、そのビーム径が設計値に対して若干大きくまたは小さくなるだけで、光ファイバ５の端面に適正に結合されることになる。

上記構成に加えて、さらに、本実施形態においては、図１および図２に示すように、凹部１４が、上端面４ｃの面法線方向（図１における上方）から見た場合に、凹部１４における底面（図１における下端面）１４ｅおよび全ての側面１４ａ〜ｄが、凹部１４における開口部１４ｆの外形によって示される範囲以内に収まるような形状に形成されている。換言すれば、凹部１４は、底面１４ｅおよび全ての側面１４ａ〜ｄのそれぞれについての上端面４ｃの面法線方向への投影面が、開口部１４ｆの外形によって示される範囲以内に収まるように形成されている。なお、図２に示すように、開口部１４ｆは、図２における縦方向に長尺な長方形状に形成されているとともに、上端面４ｃに四方を囲まれている。また、第１の光学面１４ａおよび第２の光学面１４ｂ以外の側面１４ｃ、ｄは、上端面４ｃに垂直に形成されている。このような構成によれば、凹部１４を金型からの離型性を確保することができる形状に形成することができるので、金型を用いたレンズアレイ２の効率的な製造を実現することができる。

なお、第３のレンズ面１３およびこれに対応する第１の受光素子８は、必ずしも発光素子７と同数設ける必要はなく、少なくとも１組設けるようにすればよい。この場合には、第１の反射／透過層１７において、各第１のレンズ面１１に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌのうち、対応する第３のレンズ面１３が存在するレーザ光Ｌのみが、モニタ光Ｍとして反射されるようになり、他のレーザ光Ｌは、反射されるもののモニタ光Ｍとしては利用されないこととなる。

また、第１の光学板１５および第２の光学板１６は、ＢＫ７や白板ガラス等の安価な材質によって形成してもよい。

さらに、レンズアレイ本体４に対する第１の光学板１５の屈折率差は、第１の光学板１５に対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの入射角が臨界角を超えることがないような屈折率差であればよい。例えば、前述のように、第１の光学面１４ａの傾斜角（第１の光学板１５の傾斜角でもある）を１３５°、レンズアレイ本体４の屈折率を１．６４と仮定した場合には、第１の光学板１５の屈折率は、１．１６以上であればよい。

（変形例）
次に、本実施形態の変形例について、図１の構成との差異を中心に図６〜図１０を参照して説明する。

なお、図１の構成と同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。

図６は、本変形例における光モジュール２１の概要を、本変形例におけるレンズアレイ２２の縦断面図とともに示した概略構成図である。図７は、図６に示すレンズアレイ２２の平面図である。図８は、図７の左側面図である。図９は、図７の右側面図である。図１０は、図７の下面図である。

本変形例においては、図１の構成との差異の１つとして、光電変換素装置３および光ファイバ５をレンズアレイ２２に固定する際に、光電変換素装置３および光ファイバ５の位置決めを機械的に行うための手段が講じられている。

すなわち、図６および図１０に示すように、本変形例において、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２は、レンズアレイ本体４の下端面４ａに凹設された第１のザグリ部２３の底面２３ａ（本変形例における第１の面）に形成されている。この第１のザグリ部２３の底面２３ａは、下端面４ａに対して平行に形成されている。図１０に示すように、第１のザグリ部２３の図１０における縦方向（以下、レンズ整列方向と称する）の幅は、レンズ整列方向における最も外側に形成されたレンズ面１１、１３よりもわずかに外側に至るような幅に形成されている。そして、本変形例においては、レンズアレイ本体４のレンズ整列方向における幅が、第１のザグリ部２３のレンズ整列方向における幅よりも大きく形成されており、これにともなって、図１０に示すように、下端面４ａが、第１のザグリ部２３に対してレンズ整列方向における両外側方向に延出されている。そして、図１０に示すように、この下端面４ａにおける第１のザグリ部２３からレンズ整列方向における両外側方向に延出した各延出部分には、光電変換素装置３の位置決め構造として、第１のザグリ部２３を挟んで２つずつの合計４つの平面円形状の嵌合穴部２４が形成されている。これらの嵌合穴部２４には、半導体基板６が下端面４ａの延出部分に当接した状態で、半導体基板６を貫通する図示しない嵌合ピンが嵌合されるようになっている。これによって、レンズアレイ２２に光電変換素装置３を固定する際の光電変換素装置３の位置決めを機械的に行うことができるようになっている。

また、図６および図８に示すように、本変形例において、第２のレンズ面１２は、レンズアレイ４の左端面４ｂに凹設された第２のザグリ部２６の底面２６ａ（本実施形態における第２の面）に形成されている。この第２のザグリ部２６の底面２６ａは、左端面４ｂに対して平行に形成されている。図８に示すように、第２のザグリ部２６のレンズ整列方向における幅は、レンズ整列方向における最も外側に形成されたレンズ面１２よりもわずかに外側に至るような幅に形成されている。そして、図８に示すように、本変形例においては、左端面４ｂが、第２のザグリ部２６に対してレンズ整列方向における両外側方向に延出されており、これらの各延出部分には、光ファイバ５の位置決め構造として、図８に示すように、第２のザグリ部２６を挟んで１つずつの合計２つの嵌合ピン２７が凸設されている。これらの嵌合ピン２７は、コネクタ１０を左端面４ｂの各延出部分に当接させた状態で、コネクタ１０に形成された図示しない嵌合穴部に嵌合されるようになっている。これによって、レンズアレイ２２に光ファイバ５を固定する際の光ファイバ５の位置決めを機械的に行うことができるようになっている。

このような本変形例の構成においても、図１と同様の優れた作用効果を奏することができる。また、本変形例においては、レンズアレイ２２に対する光電変換素装置３および光ファイバ５の位置決めを、位置決め構造２４、２７を用いて簡便に行うことができるので、光電変換素装置３および光ファイバ５をレンズアレイ２２に簡便に固定することができる。

また、図６に示すように、本変形例においては、凹部１４の側面が、第１および第２の光学面１４ａ、１４ｂの上端部よりも鉛直上方に延出するように形成されている。

なお、前述した嵌合穴部２４の代わりに、レンズアレイ本体４を貫通する嵌合穴部２４と同径の貫通孔を形成してもよい。また、光ファイバ５の位置決め構造は、レンズアレイ本体４側が嵌合穴部または貫通孔であるとともに、光ファイバ５側が嵌合ピンであってもよい。同様に、光電変換素装置３の位置決め構造は、レンズアレイ本体４側が嵌合ピンであり、光電変換素装置３側が嵌合穴部または貫通孔であってもよい。なお、光ファイバ５および光電変換素装置３の位置決めは、機械的な位置決めに限定されるものではなく、例えば、レンズアレイ本体４に形成したマークを光学的に認識することによる光学的な方法によって行うようにしてもよい。

なお、このような変形例以外の変形例として、図示はしないが、反射／透過層１７を、第１の光学板１５における充填材１８側の表面に形成してもよい。この場合には、第１の光学板１５が第１の光学面１４ａに密接した状態で配置されることになり、反射／透過層１７が、第１の光学面１４ａの近傍に配置されることになる。

また、図１の構成において、第１の光学板１５における充填材１８側の表面に、反射防止膜（ＡＲコート）を形成してもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第２実施形態について、第１実施形態との差異を中心に図１１を参照して説明する。

なお、第１実施形態と構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一を符号を用いて説明する。

図１１は、本実施形態における光モジュール３０の概要を、本実施形態におけるレンズアレイ３１の縦断面図とともに示した概略構成図である。

図１１に示すように、本実施形態の構成の第１実施形態との差異は、第１の光学板１５が、均一な厚さを有する所定の屈折率の第１の粘着シート３２を介して第１の光学面１４ａに貼り付けられ、また、第２の光学板１６が、均一な厚さを有する第１の粘着シート３２と同屈折率の第２の粘着シート３３を介して第２の光学面１４ｂに貼り付けられている点にある。なお、本実施形態においては、第１の反射／透過層１７が、第１の光学板１５と第１の粘着シート３２との間に位置された状態で、第１の光学面１４ａの近傍に配置されている。また、本実施形態においては、第１の粘着シート３２および第２の粘着シート３３が、互いに空気換算長が等しくなるように形成されている。

このような構成によれば、第１の光学板１５および第２の光学板１６をより安定的にレンズアレイ本体４に固定することができる。また、両粘着シート３２、３３が互いに同屈折率に形成されていることによって、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが第１の粘着シート３２に入射する際における屈折の影響は、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが第２の粘着シート３３に入射する際における屈折によって解消することができる。したがって、第１実施形態と同様に、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとの間の光路と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路との直線性を確保することができる。

さらに、好ましくは、第１および第２の粘着シート３２、３３を、レンズアレイ本体４との屈折率差が０．３５以下（より好ましくは、０）となるように構成する。このようにすれば、レンズアレイ本体４と各粘着シート３２、３３との界面における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌのフレネル反射を抑えることができるため、迷光の発生および結合効率の低下を抑制することができる。

なお、各粘着シート３２、３３としては、例えば、巴川製紙所製のFitwell（登録商標）のような粘着性を有する薄肉（例えば、２０μｍ）の屈折率整合フィルム等を用いることができる。

また、第１実施形態に適用した変形例は、本実施形態においてもそのまま適用することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第３実施形態について、第１実施形態との差異を中心に図１２および図１３を参照して説明する。

なお、第１実施形態と構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一を符号を用いて説明する。

図１２は、本実施形態における光モジュール３５の概要を、本実施形態におけるレンズアレイ３６の縦断面図とともに示した概略構成図である。図１３は、図１２に示すレンズアレイ３６の下面図である。

図１２および図１３に示すように、本実施形態の構成の第１実施形態との差異は、本実施形態における構成が、光信号の送信だけでなく、受信にも適用することができる点にある。

すなわち、本実施形態においては、各光ファイバ５の端面５ａから、レンズアレイ３６に向けて互いに同一波長のレーザ光が出射されるようになっており、これら各光ファイバ５から出射されたレーザ光は、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌとは異なる波長のレーザ光とされている。より具体的な手段としては、光ファイバ５における端面５ａと反対側の端面に、光ファイバ５と同数の図示しない複数の発光素子を配置して、これらの発光素子から出射された光を対応する光ファイバ５にそれぞれ入射させるようにすればよい。

そして、このようにして各光ファイバ５から出射されたレーザ光は、各光ファイバに対応する各第２のレンズ面１２にそれぞれ入力するようになっている。

また、図１２に示すように、本実施形態においては、光電変換装置３が、半導体基板６におけるレンズアレイ３６に臨む面であって、第１の受光素子８に対する図１２の左部近傍位置に、各光ファイバ５から出射されたレーザ光を受光する複数の第２の受光素子３７を備えている。これら複数の第２の受光素子３７は、第２のレンズ面１２の整列方向と同方向に沿って、第２のレンズ面１２と同数かつ同一ピッチで形成されている。各第２の受光素子３７は、フォトディテクタであってもよい。

さらに、図１２および図１３に示すように、下端面４ａにおける各第２の受光素子３７に臨む位置には、レンズアレイ本体４の内部側から入射した各光ファイバ５から出射されたレーザ光を各第２の受光素子３７に向けて出射させる複数の第４のレンズ面３８が形成されている。これら複数の第４のレンズ面３８は、第２のレンズ面１２の整列方向（図１３における縦方向）と同方向に沿って、第２のレンズ面１２と同数かつ同一ピッチで形成されている。

さらにまた、図１２に示すように、第２の光学面１４ｂと第２の光学板１６との間には、第２の反射／透過層４０が配置されている。この第２の反射／透過層４０は、第２の光学板１６上（図１２における下面）に全面的に形成された状態で、第２の光学面１４ｂに密接されている。

ここで、第２の反射／透過層４０には、各第２のレンズ面１２に入射した各光ファイバ５から出射されたレーザ光がそれぞれ入射する。そして、第２の反射／透過層４０は、これらの入射したレーザ光を、所定の反射率で各第４のレンズ面３８側に反射させるとともに所定の透過率で透過させる。

このような構成によれば、各光ファイバ５から出射されたレーザ光を、各第２のレンズ面１２、第２の反射／透過層４０および各第４のレンズ面３８を経て、第２の受光素子３７に結合させることができるので、双方向の光通信に有効に対応することができる。

なお、第２の反射／透過層４０を、第１の反射／透過層１７と同じ材質および方法によって形成してもよい。

また、設計の容易化の観点から、第４のレンズ面３８上の光軸ＯＡ（４）は、下端面４ａに垂直であることが望ましい。

（変形例）
次に、本実施形態の変形例について、図１２の構成との差異を中心に図１４を参照して説明する。

図１４に示すように、本変形例の構成の図１２の構成との差異は、本変形例においては、第２の実施形態と同様に、第１の光学板１５が第１の粘着シート３２を介して第１の光学面１４ａに貼り付けられ、また、第２の光学板１６が第２の粘着シート３３を介して第２の光学面１４ｂに貼り付けられている点にある。

この他にも、第１実施形態に適用した変形例は、本実施形態においてもそのまま適用することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第４実施形態について、第１実施形態との差異を中心に図１５を参照して説明する。

なお、第１実施形態と構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一を符号を用いて説明する。

図１５は、本実施形態における光モジュール４２の概要を、本実施形態におけるレンズアレイ４３の縦断面図とともに示した概略構成図である。

図１５に示すように、本実施形態における構成の第１実施形態との差異は、本実施形態においては、第１の反射／透過層１７が第１の光学面１４ａにコーティング等によって直接形成されており、また、第１の光学板１５および第２の光学板１６を有しない点にある。

このような構成によれば、第１の反射／透過層１７を透過した後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、屈折されずに第２のレンズ面１２に向かって直進することになる。このような構成においても、第１実施形態と同様に、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路との直線性を確保することができる。

本実施形態によれば、第１の反射／透過層１７をレンズアレイ本体４に直接形成する必要がある一方で、部品点数を削減することができる。

なお、第１実施形態に適用した変形例は、本実施形態においてもそのまま適用することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第５実施形態について、第３実施形態との差異を中心に図１６を参照して説明する。

なお、第３実施形態と構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一を符号を用いて説明する。

図１６は、本実施形態における光モジュール４５の概要を、本実施形態におけるレンズアレイ４６の縦断面図とともに示した概略構成図である。

図１６に示すように、本実施形態における構成の第１実施形態との差異は、本実施形態においては、第１の反射／透過層１７が第１の光学面１４ａに直接形成され、また、第２の反射／透過層４０が第２の光学面１４ｂに直接形成され、さらに、第１の光学板１５および第２の光学板１６を有しない点にある。

なお、第１実施形態に適用した変形例は、本実施形態においてもそのまま適用することができる。

本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。

例えば、レンズアレイ本体４を、樹脂材料以外の透光性材料（例えば、ガラス）によって形成してもよい。

また、本発明を、シート状の光導波路等の光ファイバ５以外の光伝送体に適用してもよい。

１ 光モジュール
２ レンズアレイ
３ 光電変換装置
４ レンズアレイ本体
５ 光ファイバ
５ａ 端面
７ 発光素子
８ 第１の受光素子
１１ 第１のレンズ面
１２ 第２のレンズ面
１３ 第３のレンズ面
１４ 凹部
１４ａ 第１の光学面
１４ｂ 第２の光学面
１７ 第１の反射／透過層
１８ 充填材

Claims (9)

1. 複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも１つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも１つの第１の受光素子が形成された光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記複数の発光素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、
   レンズアレイ本体における前記光電変換装置に臨む第１の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第１のレンズ面と、
   前記レンズアレイ本体における前記光伝送体の端面に臨む第２の面に、前記第１のレンズ面の整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第２のレンズ面と、
   前記レンズアレイ本体における前記第１の面に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記第１の受光素子に向けて出射させる少なくとも１つの第３のレンズ面と、
   前記レンズアレイ本体に、前記第１のレンズ面と前記第２のレンズ面とを結ぶ光路上に位置するように凹入形成された凹部と、
   この凹部における内面の一部をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光が前記第２の面に対して垂直な入射方向から入射する第１の光学面と、
   前記凹部における内面の一部であって前記第１の光学面に対向する部位をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行した前記複数の発光素子ごとの光が入射する第２の光学面と、
   前記第１の光学面上またはその近傍に配置され、前記第１の光学面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに所定の透過率で前記第２の光学面側に透過させ、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させる第１の反射／透過層と、
   前記凹部がなす空間内に充填された前記レンズアレイ本体と同屈折率の充填材と
   を備え、
   前記複数の発光素子ごとの光の前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路と前記複数の発光素子ごとの光の前記第２の光学面に対する出射側の光路とが同一直線上に位置されること
   を特徴とするレンズアレイ。
2. 前記光伝送体が、前記レンズアレイ本体に向けて光を出射させるように形成され、
   前記第２のレンズ面に、前記光伝送体から出射された光が入射するように形成され、
   前記光電変換装置が、前記光伝送体から出射された光を受光する第２の受光素子を備え、
   前記第１の面における前記第２の受光素子に臨む位置に、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記光伝送体から出射された光を、前記第２の受光素子に向けて出射させる第４のレンズ面が形成され、
   前記第２の光学面上またはその近傍に、前記第２のレンズ面に入射した前記光伝送体から出射された光を、所定の反射率で前記第４のレンズ面側に反射させるとともに所定の透過率で透過させる第２の反射／透過層が形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
3. 前記第１の光学面の前記傾斜角をθ〔°〕とすると、前記第２の光学面の前記傾斜角は１８０−θ〔°〕と表され、
   前記第１の反射／透過層は、前記第１の光学面に平行な所定の屈折率の第１の光学板上に形成され、
   前記第２の光学面上またはその近傍に、前記第２の光学面に平行な前記第１の光学板と同屈折率の第２の光学板が配置され、
   前記第２の光学板は、前記複数の発光素子ごとの光が前記第１の光学板に入射する際に屈折されることよって生じた前記複数の発光素子ごとの光の前記充填材の内部における光路と前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路との光路長方向に直交する方向のずれを解消して、前記第２の光学面に対する出射側の光路が、前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路と同一直線上に位置するように光路を調整すること
   を特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
4. 前記第１の光学面の前記傾斜角をθ〔°〕とすると、前記第２の光学面の前記傾斜角は１８０−θ〔°〕と表され、
   前記第１の反射／透過層は、前記第１の光学面に平行な所定の屈折率の第１の光学板上に形成され、
   前記第２の反射／透過層は、前記第２の光学面に平行な前記第１の光学板と同屈折率の第２の光学板上に形成され、
   前記第２の光学板は、前記複数の発光素子ごとの光が前記第１の光学板に入射する際に屈折されることよって生じた前記複数の発光素子ごとの光の前記充填材の内部における光路と前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路との光路長方向に直交する方向のずれを解消して、前記第２の光学面に対する出射側の光路が、前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路と同一直線上に位置するように光路を調整すること
   を特徴とする請求項２に記載のレンズアレイ。
5. 前記充填材は、透光性の接着材からなり、
   前記第１の光学板および前記第２の光学板は、前記充填材によって前記レンズアレイ本体に接着されていること
   を特徴とする請求項３または４に記載のレンズアレイ。
6. 前記第１の光学板は、所定の屈折率の第１の粘着シートを介して前記第１の光学面に貼り付けられ、
   前記第２の光学板は、前記第１の粘着シートと同屈折率の第２の粘着シートを介して前記第２の光学面に貼り付けられていること
   を特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
7. 前記複数の発光素子ごとの光の前記第１のレンズ面と前記第１の光学面との間の光路上に、前記第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記第１の光学面に向けて全反射させる全反射面が配置され、
   前記第１の光学面に対する入射側の所定範囲の光路は、前記複数の発光素子ごとの光の前記全反射面と前記第１の光学面との間の光路であること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
8. 前記第１の面と前記第２の面とが互いに垂直に形成され、
   前記凹部が、前記レンズアレイ本体における前記第１の面に対向する第３の面に形成され、
   前記第１の光学面の前記傾斜角が、１３５〔°〕とされ、
   前記第２の光学面の前記傾斜角が、４５〔°〕とされ、
   前記全反射面が、前記第２の光学面に平行に形成され、
   前記第１の面に形成された各レンズ面上の光軸が、前記第１の面に垂直に形成され、
   前記第２のレンズ面上の光軸が、前記第２の面に垂直に形成されていること
   を特徴とする請求項７に記載のレンズアレイ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のレンズアレイと請求項１または２に記載の光電変換装置とを備えたことを特徴とする光モジュール。

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