JP2011203527A - 光学素子モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】１種類の光学素子モジュールを用いるだけで、光結合できる光通信用の光学素子モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】基材主面上に、光学素子モジュール外からの光を集光する光学部材がアレイ状に配置された光学部材アレイを複数有した光学素子モジュールであり、前記光学部材が、第１のパターンで配置された第１の光学部材アレイと、前記第１のパターンと鏡像関係を有する第２のパターンで配置された第２の光学部材アレイと、になるよう配置され、前記第１のパターンと前記第２のパターンとが、所定の対称軸に対して線対称となるように、前記第１の光学部材アレイと前記第２の光学部材アレイとが配設され、前記第１のパターンで配置された前記光学部材は、前記対称軸方向と前記対称軸と垂直な方向のいずれでもない第１の軸方向と、前記第１の軸方向と交差する第２の軸方向とに配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に光通信分野で用いられる光学素子モジュールに関するものである。

近年、ルータ，サーバ，ストレージ等の情報機器やＴＶ等で扱われる情報量の飛躍的な増大に伴い、電気伝送限界が顕在化し、光伝送へのニーズが高まってきた。特に、コンピュータ等の情報機器の高ビットレート化や液晶テレビの高画質化等のために、ＣＰＵとメモリなどのＬＳＩ同士を光ファイバや光導波路等によって接続する機器内配線が有望視されてきている。この光伝送による高速伝送化や大容量伝送化で、配線数の大幅な低減、機器の小型化や設計の自由度の飛躍的な増大が期待できる。その様な中で、光伝送を用いる場合に、その光モジュールの小型化がより求められる様になり、光ファイバや光導波路等のピッチは、年々狭くなってきていて、高密度化が求められてきた。

従来技術として、特許文献１では、光電変換装置６６１と光導波路６６２とが組み合わされた光導波モジュールが提案されている。図１３は、光導波モジュール６６３の構成を示す一例であり、その断面図である。図１３に示す光導波モジュール６６３は、光素子６０４（発光素子または受光素子）と光授受するレンズ６１３と、光導波路アレイ６６２と光授受するレンズ６２５とを有し、レンズ６１３とレンズ６２５とが対向している。光導波路６６２を、導光路であるコア６２１と、上クラッド６２２および下クラッド６２３で構成する。コア６２１の端面を４５度傾斜反射面６２４とし、反射面６２４近傍の上クラッド６２２にレンズ６２５を設ける。光素子６０４（発光素子または受光素子）と光導波路６６２がそれぞれ光結合する構成である。

また、特許文献２では、光伝送に用いられる光導波路アレイが提案されている。図１４は、発光素子７１１及び光導波路アレイ７０２の構成を示す一例であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の図中に示すＸ方向から見た側面図である。

図１４に示す様に、光導波路７２０を高密度に配線するために、発光素子７１１に対応するように配置された光入出射部７２１は、隣接する他の光導波路７２０の光入出射部７２１に対して、Ｂ１分だけ光導波路７２０の延伸方向にずれて形成されている。

特開２００６−２５８８３５号公報 特開２００４−１９８５７９号公報

特許文献１の様にレンズを対向配置した光導波モジュールにおいて、レンズや光導波路を特許文献２のような高密度配置にしようとすると、光電変換装置側のレンズアレイの配置パターンと光導波路アレイ側のレンズアレイの配置パターンは、それぞれ異なった配置パターンになる。それ故に、高密度配置された光電変換装置側のレンズアレイと導波路アレイ側のレンズアレイとを全て対向させて光結合する場合、レンズアレイの配置パターンが、２種類必要となり、２種類のレンズパターンを備えた光学素子モジュールを準備しなければいけないという問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、レンズや光配線の高密度化を行った光学素子モジュールを対向させて光結合する場合、１種類の光学素子モジュールを用いるだけで、光結合できる光通信用の光学素子モジュールを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の光学素子モジュールは、基材主面上に、光学素子モジュール外からの光を集光またはコリメートする光学部材がアレイ状に配置された光学部材アレイを複数有した光学素子モジュールであって、前記光学部材が、第１のパターンで配置された第１の光学部材アレイと、前記第１のパターンと鏡像関係を有する第２のパターンで配置された第２の光学部材アレイとになるよう配置されており、前記第１のパターンと前記第２のパターンとが、所定の対称軸に対して線対称となるように、前記第１の光学部材アレイと前記第２の光学部材アレイとが配設されており、前記第１のパターンで配置された前記光学部材は、前記対称軸方向と前記対称軸と垂直な方向のいずれでもない第１の軸方向と、前記第１の軸方向と交差する第２の軸方向とに配置されていることを特徴としている。

これによれば、光学部材が複数配置された１種類の光学素子モジュールを二つ用意し、一方の光学素子モジュールを所定の対称軸を中心軸にして回転させ、基材主面同士を対向するよう配置することにより、一方の光学素子モジュールの光学部材と他方の光学素子モジュールの光学部材とが全て対向するので、２種類の光学素子モジュールを用意することなく、１種類の光学素子モジュール同士で光結合可能な光学素子モジュールを提供できる。また、光学部材が、対称軸方向と、対称軸と垂直な方向のいずれでもない第１の軸と、第１の軸と交差する第２の軸とに配置されているので、各光学部材と光結合する複数の導光路を敷設したとしても、導光路を互いに重ならないように多数設けることができ、高密度に導光路が敷設された光学素子モジュールに好適に用いることができる。

また、本発明の光学素子モジュールは、前記第１パターン内の各前記光学部材のそれぞれの中心を結ぶ仮想線が、前記対称軸と平行とならないよう、前記第１パターン内の各光学部材が配置されており、前記対称軸と平行な方向に、各前記光学部材とそれぞれ光結合された複数の導光路が敷設して設けられていることを特徴としている。

これによれば、本発明の光学素子モジュールは、各光学部材のそれぞれの中心と、隣接する導光路とが重ならないので、導光路を曲げてパターニングすることなく、高密度で多数の導光路を設けることができる。そのため、高密度に導光路が敷設された光学素子モジュールを実現できる。

また、本発明の光学素子モジュールは、前記第１パターン内の各前記光学部材のそれぞれの中心を結ぶ仮想線が、前記対称軸と垂直とならないよう、前記第１パターン内の各光学部材が配置されており、前記対称軸と垂直な方向に、各前記光学部材とそれぞれ光結合された複数の導光路が敷設して設けられていることを特徴としている。

これによれば、各光学部材のそれぞれの中心が、隣接する導光路と重ならないので、光配線の導光路を曲げてパターニングすることなく、高密度で多数の導光路を設けることができる。そのため、高密度に導光路が敷設された光学素子モジュールを実現できる。

また、本発明の光学素子モジュール結合体は、光学素子モジュールが二つ設けられており、一方の光学素子モジュールを光学素子モジュールＡとし、他方の光学素子モジュールを光学素子モジュールＢとするとともに、前記光学素子モジュールＡの前記第１のパターンの前記光学部材と前記光学素子モジュールＢの前記第２のパターンの前記光学部材とが光結合されるよう対向配置され、前記光学素子モジュールＡの前記第２のパターンの前記光学部材と前記光学素子モジュールＢの前記第１のパターンの前記光学部材とが光結合されるよう対向配置されていることを特徴としている。

これによれば、本発明の光学素子モジュール結合体は、導光路が敷設された光学素子モジュール結合体を実現できる。

また、本発明の光学素子モジュール結合体は、導光路が互いに違う方向に敷設された光学素子モジュールＣとＤとを、前記光学素子モジュールＣの前記第１のパターンの前記光学部材と前記光学素子モジュールＤの前記第２のパターンの前記光学部材とが光結合されるよう対向配置され、前記光学素子モジュールＣの前記第２のパターンの前記光学部材と前記光学素子モジュールＤの前記第１のパターンの前記光学部材とが光結合されるよう対向配置されていることを特徴としている。

これによれば、本発明の光学素子モジュール結合体は、導光路が敷設された光学素子モジュール結合体を実現できる。

また、本発明の光学素子モジュール又は光学素子モジュール結合体は、光伝送装置に好適に用いることができる。これによれば、光学部材が複数配置された１種類の光学素子モジュール同士を対向することにより、光結合できる光学素子モジュール又は光学素子モジュール結合体を用いた光伝送装置を実現できる。

光学部材が複数配置された１種類の光学素子モジュールを二つ用意し、一方の光学素子モジュールを所定の対称軸を中心軸にして回転させ、基材主面同士を対向するよう配置することにより、一方の光学素子モジュールの光学部材と他方の光学素子モジュールの光学部材の全てが対向するので、２種類の光学素子モジュールを用意することなく、同一の光学素子モジュール同士で光結合可能な光学素子モジュールを提供できる。

本発明の光学素子モジュールを光伝送装置に適用した例を示す模式図である。 図１のＬ部の拡大図であり、光伝送装置の機器内配線に用いた本発明の光学素子モジュール結合体の構造と受発光素子が搭載された基板とを示す分解斜視図である。 図１のＬ部の拡大側面図である。 本発明の第１実施形態にかかる光学素子モジュールを光学部材側から見た平面図である。 本発明の第１実施形態にかかる光学素子モジュールを導光路側から見た平面図である。 図１のＭ部の拡大側面図であり、光伝送装置間の光伝送に用いた本発明の光学素子モジュール結合体の構造を説明する図である。 図１のＮ部の拡大側面図であり、光伝送装置間の光伝送に用いた本発明の光学素子モジュール結合体の構造を説明する図である。 本発明の第２実施形態にかかる光学素子モジュールを光学部材側から見た平面図である。 本発明の第２実施形態にかかる光学素子モジュールを導光路側から見た平面図である。 本発明の第３実施形態にかかる光学素子モジュールを導光路側から見た平面図である。 本発明の第４実施形態にかかる光学素子モジュールの一例を示した平面図であり、図１１（ａ）は、一方の光学素子モジュールを光学部材側から見た図で、図１１（ｂ）は、他方の光学素子モジュールを導光路側から見た図である。 本発明の第５実施形態にかかる光学素子モジュール結合体の一例を示した分解平面図であり、図１２（ａ）は、光学素子モジュールＣを光学部材側から見た図で、図１２（ｂ）は、光学素子モジュールＤを導光路側から見た図である。 従来例１の光電変換装置と光導波路アレイとが組み合わされた光導波モジュールの断面図である。 従来例２にかかる図面であり、図１４（ａ）は、発光素子アレイ及び光導波路アレイの構成を示す一例であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）において、Ｘ方向から見た側面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明をする。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態にかかる光学素子モジュールを光伝送装置に適用した例を示す模式図である。図２は、図１のＬ部の拡大図であり、光伝送装置の機器内配線に用いた本実施形態の光学素子モジュール結合体の構造と受発光素子が搭載された基板とを示す分解斜視図である。図３は、図１のＬ部の拡大側面図である。図４は、本実施形態にかかる光学素子モジュールを光学部材側から見た平面図である。図５は、本実施形態にかかる光学素子モジュールを導光路側から見た平面図である。

図１ないし図３に示す光学素子モジュール結合体１は、同一の光学素子モジュール１０のそれぞれの光学部材が互いに対向するよう配置されている。説明の都合上、一方の光学素子モジュールを１０Ａ、他方の光学素子モジュールを１０Ｂとして以下説明を行う。光学素子モジュール結合体１にかかる光学素子モジュール１０Ａと光学素子モジュール１０Ｂとは、結合と分離とが自在な着脱式であってもよいし、互いに分離不能に連結されるものであってもよい。なお、図２において、説明の簡略化のため、光学部材の一部と、それに対応した導光路のみ記した。

図４ないし図５に示す光学素子モジュール１０Ａ（１０Ｂ）は、光結合基材４Ａ（４Ｂ）を有している。光結合基材４Ａ（４Ｂ）の対向面（主面）４ｃに、複数の光学部材２Ａ（２Ｂ），１２Ａ（１２Ｂ）がアレイ状に配置されている。図２などに示すように、光学素子モジュール外に設けられた基板２７には、その基板表面に複数の発光素子１９及び受光素子２９が搭載されている。これらの発光素子１９と受光素子２９は基板２７の表面に規則的に配列している。光学素子モジュール１０Ａの光学部材２Ａが、発光素子１９に対向し、光学素子モジュール１０Ａの光学部材１２Ａが受光素子２９にそれぞれ対向している。図３に示すように、第１の対向部８０では、それぞれの発光素子１９とこれに対向する光学部材２Ａとで、個々の送光部が構成され、それぞれの受光素子２９とこれに対向する光学部材１２Ａとで、個々に受光部が構成されている。

図３，図５に示すように、光学素子モジュール１０Ｂは、光結合基材４Ｂの主面反対側の面に透光性のフレキシブル基板８が設けられている。フレキシブル基板８に、複数本の導光路３Ａ，３Ｂが設けられている。導光路は、フレキシブル基板８の表面に光学材料が形成された層構造である。導光路３Ａ，３Ｂは、インプリント法などで形成される。複数の導光路３Ａ，３Ｂのそれぞれの端部には、端面が斜めに形成されており、その斜面をミラー面とする。図５などに示すように、ミラー面３Ａａは、個々の光学部材２Ｂに対応するように形成されている。ミラー面３Ｂａは、個々の光学部材１２Ｂに対応するように形成されている。図３に示すように、第２の対向部９０では、それぞれの導光路３Ｂとこれに対応する光学部材１２Ｂとで個々の受光部が構成され、それぞれの導光路３Ａとこれに対応する光学部材２Ｂとで個々の送光部が構成されている。光学部材２，１２と光結合基材４は、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の透光性の合成樹脂や透光性のガラスなどから作られている。また、本実施形態の光学部材２，１２は、凸レンズを用いているが、凸レンズ以外に平レンズやプリズムを用いても良いし、それらを複数組み合わせても良い。本実施形態の凸レンズ径は、２００μｍである。

本実施形態の光学部材の配置について詳細に説明する。図４は、本実施形態における光学素子モジュール１０Ａを光学部材側から見た平面図である。図５は、本実施形態における光学素子モジュール１０Ｂを導光路側から見た平面図である。図４に示すように、複数の光学部材２Ａが、第１のパターンＰ１で配置された第１の光学部材アレイ１３Ａと、複数の光学部材１２Ａが、第２のパターンＰ２で配置された第２の光学部材アレイ２３Ａとが、透光性の光結合基材４の主面上４ｃに、所定の対称軸７に対して線対称となるように配設されている。また、第１のパターンＰ１は、複数の光学部材２Ａが、対称軸７の方向と、対称軸７と垂直な軸Ｖのいずれでもない第１の軸５の方向に規則的に配列されていて、その光学部材２Ａの列が、第１の軸５と交差する第２の軸６の方向に順次配置されている。これにより、第１パターン内の各光学部材２Ａのそれぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが、対称軸７と平行とならないよう、第１パターン内の各光学部材が配置される。この様にして、第１の軸５の方向に配列され隣接する光学部材２Ａは、対称軸７に対しての距離が違うので、対称軸７に対してずれて配置されている。従って、円形状の光学部材を用いた場合、各光学部材を密に配置できる。また、第２のパターンＰ２は、対称軸７に対して第１のパターンＰ１と鏡像関係を有するよう、光学部材２Ａが配置されている。なお、第１のパターンＰ１で配設された第１の光学部材アレイ１３Ａと、第２のパターンＰ２で配設された第２の光学部材アレイ２３Ａとが、所定の対称軸７に対して線対称となるように配設されていることから、第１のパターン内の第１の軸５と第２の軸６と、第２のパターン内の第１の軸５と第２の軸６とが所定の対称軸７に対して線対称の関係にあることは言うまでもない。

図５に示すように、光学素子モジュール１０Ｂは、光学部材２Ｂと対応する導光路３Ａと、光学部材１２Ｂと対応する導光路３Ｂとが、フレキシブル基板８に複数設けられている。導光路間のピッチｄ３は、６２．５μｍであり、第１の軸の方向に配置された光学部材間のピッチｄ１は、３００μｍであり、第２の軸の方向に配置された光学部材間のピッチｄ２は、２５０μｍである。

なお、図４，図５は、説明を容易にするために、第１の光学部材アレイ１３及び第２の光学部材アレイ２３のみを図示しているが、他のパターンを有する光学部材アレイを有しても良いし、光授受に関わらない光学部材が配置されていても良い。

図３に示すように、光学素子モジュール１０Ａの主面４ｃと光学素子モジュール１０Ｂの主面４ｃとが対向して組み合わせられると、光学素子モジュール１０Ａに設けられた光学部材２Ａと、光学素子モジュール１０Ｂに設けられた光学部材１２Ｂとが一対一で対向する。これにより、第１の対向部８０の全ての送光部と、第２の対向部９０の全ての受光部とが対向する。また、併せて光学素子モジュール１０Ａに設けられた光学部材１２Ａと、光学素子モジュール１０Ｂに設けられた光学部材２Ｂとが一対一で対向する。これにより、第２の対向部９０の全ての送光部と、第１の対向部８０の全ての受光部とが対向する。

図２ないし図３に示すように、基板２７に搭載されたＬＥＤやＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ；縦型空洞表面放出レーザ或いは垂直共振器表面発光レーザ）等の発光素子１９からの拡散光は、光学素子モジュール１０Ａの光学部材２Ａで集光またはコリメーションされる。続いて、光学部材２Ａで集光またはコリメーションされた光は、光学素子モジュール１０Ｂの光学部材１２Ｂでさらに集光またはコリメーションし、透光性のフレキシブル基板８を透光し、ミラー面３Ｂａで反射し光路を曲げて、導光路３Ｂに導光する。一方、図２ないし図３に示すように、導光路３Ａからの光は、ミラー面３Ａａで光路を曲げ、透光性のフレキシブル基板８を透過し、光学素子モジュール１０Ｂの光学部材２Ｂによって、集光またはコリメーションする。続いて、光学部材２Ｂで集光またはコリメーションされた光は、光学素子モジュール１０Ａの光学部材１２Ａでさらに集光またはコリメーションすると共に、受光素子２９に向けて光出射する。受光素子２９は、フォトトランジスタやフォトダイオードなどが使用される。なお、図３において、受光素子２９は、発光素子１９に隠れているが、紙面奥方向に存在する。導光路３Ａも同様に導光路３Ｂに隠れているが、紙面奥方向に存在する。

図４，５に示すように、本実施形態における光学素子モジュール１０は、第１のパターンＰ１をもつ第１の光学部材アレイ１３と、第１のパターンＰ１と鏡像関係を有する第２のパターンＰ２をもつ第２の光学部材アレイ２３とが、対称軸７に対して線対称となるように配設されているので、１種類の光学素子モジュールを二つ用意し、一方の光学素子モジュールを、対称軸７を中心軸にして回転させ、光結合基材４の主面４ｃ同士を対向するよう配置することにより、一方の光学素子モジュールの光学部材と他方の光学素子モジュールの光学部材とが全て対向するので、互いに異なるレンズ配置パターンを備えた光学素子モジュールをそれぞれ用意することなく、同一種類の光学素子モジュール同士で光結合可能な光学素子モジュールを提供できる。

また、第１パターン内の光学部材が、対称軸７の方向と、対称軸７と垂直な軸Ｖの方向のいずれでもない第１の軸５の方向と、第１の軸５と交差する第２の軸６の方向とに配置されているとともに、第１パターン内の各前記光学部材のそれぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが、対称軸７と平行とならないよう配置されている。これにより、複数の導光路３を対称軸と平行な方向に敷設すると、第１パターン内の各光学部材の中心と、隣接する導光路とが重ならないので、導光路を曲げてパターニングすることなく、高密度で多数設けることができる。そのため、高密度に導光路が敷設された光学素子モジュールを実現できる。

また、図６は、図１のＭ部の拡大側面図であり、光伝送装置間の光伝送に用いた光学素子モジュール結合体１１を示している。光学素子モジュール結合体１１は、本実施形態に用いた導光路を設けた光学素子モジュール１０Ｂ同士の主面を対向させることにより、一方の光学素子モジュールの各光学部材と他方の光学素子モジュールの各光学部材とが一対一で対向するよう配置させても良い。この場合、一方の光学素子モジュールから光出射された光は、他方の光学素子モジュールに光入射され、他方の光学素子モジュールから光出射された光は、一方の光学素子モジュールに光入射される。図６に記載した符号３０Ａ，３０Ｂは、光伝送装置間を光接続する導光路であり、３０Ａａ，３０Ｂａは、導光路の反射面である。導光路３０Ａは、図５における導光路３Ａに対応し、導光路３０Ｂは、導光路３Ｂに対応する。

また、図７は、図１のＮ部の拡大側面図であり、光伝送装置間の光伝送に用いた光学素子モジュール結合体２１を示している。光学素子モジュール結合体２１は、本実施形態に用いた導光路を設けた光学素子モジュール１０Ｂ同士の主面を対向させることにより、一方の光学素子モジュールの各光学部材と他方の光学素子モジュールの各光学部材とが一対一で対向するよう配置させても良い。但し、図６と違い、一方の光学素子モジュールの各導光路の敷設方向と他方の光学素子モジュールの各導光路の敷設方向が互いに逆方向となっている。光学素子モジュールにおける第１パターン内の各光学部材のそれぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが、対称軸７と平行とならないよう、第１パターン内の各光学部材が配置されているので、対称軸７と平行した二方向に導光路を敷設することができる。これにより、密に配置された各光学部材と光接続する導光路などの光配線の引き回しや、設計の自由度が増した光学素子モジュールを提供できる。図７に記載した符号６０Ａ，６０Ｂは、光伝送装置間を光接続する導光路であり、６０Ａａ，６０Ｂａは、導光路の反射面である。導光路６０Ａは、図５における導光路３Ａに対応し、導光路６０Ｂは、導光路３Ｂに対応する。また、図１に示すように、本実施形態における光学素子モジュールまたは光学素子モジュール結合体は、光伝送装置に好適に用いることができる。

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態における光学素子モジュールを光学部材側から見た平面図である。図９は、第２実施形態における光学素子モジュールに、フレキシブル基板を介して複数の導光路を設けた構成を示しており、導光路側から光学素子モジュールを見た平面図である。同一種類の光学素子モジュール２０のそれぞれの光学部材が互いに対向するよう配置することで光学素子モジュール間を光接続するのは、第１実施形態と同じである。説明の都合上、一方の光学素子モジュールを２０Ａ、他方の光学素子モジュールを２０Ｂとして以下説明を行う。なお、第１実施形態と同一の構成は同一の符号を付しており説明は省略する。図８，９に示すように、光学素子モジュール２０は、光学部材２２Ａ（２２Ｂ）が、第１のパターンＰ１１で配置された第１の光学部材アレイ３３Ａ（３３Ｂ）と、光学部材３２Ａ（３２Ｂ）が、第２のパターンＰ１２で配置された第２の光学部材アレイ４３Ａ（４３Ｂ）が、光結合基材４の主面上に配設されている。第１の光学部材アレイ３３と第２の光学部材アレイ４３は、所定の対称軸７に対して互いに線対称となるように配設されている。また、第１のパターンＰ１１は、光学部材２２Ａ（２２Ｂ）が、対称軸７の方向と、対称軸７と垂直な軸Ｖのいずれでもない第１の軸１５の方向に規則的に配列されていて、その光学部材の列が、所定の対称軸７と垂直な第２の軸１６ｖの方向に順々に配列されている。また、第１のパターンＰ１１内の光学部材２２Ａ（２２Ｂ）の全ては、それぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが対称軸７と平行とならないよう配置されている。図８には、説明を容易にするために、仮想線Ｋの幾つかを図示している。また、第２のパターンＰ１２は、対称軸７に対して第１のパターンＰ１１と鏡像関係を有するよう、光学部材３２Ａ（３２Ｂ）が配置されている。なお、説明を容易にするために、第１の光学部材アレイ３３Ａ及び第２の光学部材アレイ４３Ａのみを図示しているが、他のパターンを有する光学部材アレイを有しても良いし、光結合に関わらない光学部材が配置されていても良い。

本実施形態における光学部材２２の配置は、第１実施形態と比較して、第２の軸１６ｖを対称軸７と垂直な方向にとった場合であるが、このような配置は、千鳥配置と呼称され、実用上、このパターンが多く利用されている。光学素子モジュール２０は、対称軸７と第２の軸１６ｖが垂直なので、パターン設計が容易になったり、製造での加工がし易くなったりできる。また、対称軸７の方向に光学部材の配置を詰めることができるので、第１実施形態と比較して光学素子モジュール２０の対称軸７の方向の幅を狭くすることもできる。

図９に示すように、光学素子モジュール２０Ｂの導光路３は、透光性のフレキシブル基板８の片面に、所定の対称軸７と平行な方向で規則的に敷設されており、各光学部材２２Ｂ，３２Ｂと光結合できるよう配置されている。また、透光性のフレキシブル基板１８は、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の透光性の合成樹脂などから作られていている。また、導光路３は、透光性のフレキシブル基板１８と同様に、透光性の合成樹脂などから作られた導光性の導光路を用いているが、他に、光ファイバを用いても良い。さらに、図８に示す様に、第１のパターンＰ１１内の光学部材２２Ａの全ては、それぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが対称軸７と平行とならないよう配置されている。図８には、説明を容易にするために、仮想線Ｋの幾つかを図示している。

図９に示すように、第１のパターンＰ１１内の各光学部材２２Ｂのそれぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが、対称軸７と平行とならないよう光学部材２２Ｂが配置されているので、複数の導光路３を対称軸と平行な方向に敷設すると、第１のパターンＰ１１内の各光学部材の中心と、隣接する導光路とが重ならないようにできる。そのため、導光路を曲げて設けることがないので、導光路を曲げたことによる屈曲部の光損失を防止出来るとともに、高密度に導光路が敷設された光学素子モジュール２０を実現できる。なお、言うまでも無いが、第１の光学部材アレイ３３Ｂと線対称に配設された第２の光学部材アレイ４３Ｂにおいても、複数の導光路３Ａを対称軸と平行な方向に敷設可能である。

本実施形態の光学素子モジュールを二つ用意し、一方の光学素子モジュールを、対称軸７を中心軸にして回転させ、光結合基材４の主面同士を対向するよう配置することにより、一方の光学素子モジュールの光学部材と他方の光学素子モジュールの光学部材とが全て対向するので、互いに異なるレンズ配置パターンを備えた光学素子モジュールをそれぞれ用意することなく、同一のレンズ配置パターンを備えた光学素子モジュール同士で光授受可能な光学素子モジュールを提供できるのは、第１実施形態と同じである。

［第３実施形態］
図１０は、本実施形態における光学素子モジュールと複数の導光路を組み合わせた、光学素子モジュール３０で、導光路３側から見た平面図である。第１実施形態と同一の構成は同一の符号を付しており説明は省略する。なお、説明を容易にするために、第１の光学部材アレイ５３と光結合する導光路３Ｂの一部は省略している。第１実施形態と第２実施形態と比較して、第１の軸の方向と第２の軸の方向が相違する。第１の軸２５の方向は、対称軸７の方向と、対称軸７と垂直な軸Ｖのいずれでもない方向であり、第２の軸２６ｈの方向は、対称軸７と平行である。図１０に示すように、光学素子モジュール３０は、複数の光学部材４２を第１のパターンＰ２１で配置した第１の光学部材アレイ５３と、複数の光学部材５２を第２のパターンＰ２２で配置された第２の光学部材アレイ６３が、光結合基材４の主面上に、所定の対称軸７に対して線対称となるように配設されている。また、第１のパターンＰ２１において、光学部材４２は、対称軸７の方向と、対称軸７と垂直な軸Ｖのいずれでもない第１の軸２５の方向に規則的に配列されていて、その光学部材４２の列が、対称軸７と平行な第２の軸２６ｈの方向になるよう順次配置されている。また、第２のパターンＰ２２は、対称軸７に対して第１のパターンＰ２１と鏡像関係を有するよう、光学部材５２が配置されている。

本実施形態において、第１のパターンＰ２１内の光学部材５２の全ては、それぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが対称軸７と垂直な軸Ｖに平行とならないよう配置されている。これにより、導光路３Ａ，３Ｂは、それぞれのフレキシブル基板２８，３８の片面に、対称軸７と垂直な軸Ｖに平行な方向にあるとともに互いが反対方向にあるように敷設可能である。なお、図１０には、説明を容易にするために、仮想線Ｋの幾つかのみを図示している。

図１０に示すように、第１のパターンＰ２１内または第２のパターンＰ２２内の各光学部材４２，５２のそれぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが、対称軸７と垂直な軸Ｖに平行とならないよう各光学部材を配置している。これにより、導光路３Ａ（３Ｂ）を対称軸７と垂直な軸Ｖに平行に敷設すると、第１のパターンＰ２１内の各光学部材の中心と、隣接する導光路とが重ならないので、導光路を曲げてパターニングすることなく、高密度で多数設けることができる。そのため、高密度に導光路が敷設された光学素子モジュールを実現できる。また、光配線である導光路を曲げて設けることがないので、導光路を曲げたことによる屈曲部の光損失を防止出来る。

本実施形態の光学素子モジュールを二つ用意し、一方の光学素子モジュールを、対称軸７を中心軸にして回転させ、光結合基材４の主面同士を対向するよう配置することにより、一方の光学素子モジュールの光学部材と他方の光学素子モジュールの光学部材とが全て対向するので、互いに異なるレンズ配置パターンを備えた光学素子モジュールをそれぞれ用意することなく、同一種類のレンズ配置パターンを備えた光学素子モジュール同士で光接続可能な光学素子モジュールを提供できるのは、第１実施形態と同じである。

［第４実施形態］
図１１は、本実施形態における光学素子モジュールと複数の導光路を組み合わせた、光学素子モジュールを示しており、図１１（ａ）は、光学素子モジュールを光学部材側から見た図で、図１１（ｂ）は、光学素子モジュールを導光路側から見た図である。説明の都合上、一方の光学素子モジュールを４０Ａ、他方の光学素子モジュールを４０Ｂとして以下説明を行う。なお、説明を容易にするために、第１の光学部材アレイ１３Ａと光結合する導光路３Ｂの一部は省略している。第１実施形態と同一の構成は同一の符号を付しており説明は省略する。なお、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、第１のパターンＰ１で配設された第１の光学部材アレイ１３Ａ（１３Ｂ）と、第２のパターンで配設された第２の光学部材アレイ２３Ａ（２３Ｂ）は、第１実施形態と同じである。本実施形態と第１実施形態の相違点として、本実施形態は、所定の対称軸７に垂直なもう一つの対称軸１７が存在する。図１１の導光路３Ａ，３Ｂは一点鎖線で示している。

光学素子モジュール４０Ａ（４０Ｂ）は、第１のパターンＰ１で配設された第１の光学部材アレイ１３Ａ（１３Ｂ）と、第２のパターンＰ２で配設された第２の光学部材アレイ２３Ａ（２３Ｂ）と、複数の光学部材６２Ａ（６２Ｂ）を第３のパターンＰ３で配置した第３の光学部材アレイ７３Ａ（７３Ｂ）と、複数の光学部材７２Ａ（７２Ｂ）を第４のパターンＰ４で配置した第４の光学部材アレイ８３Ａ（８３Ｂ）とが、光結合基材４の主面上４ｃに配設されている。さらに、第１の光学部材アレイ１３Ａ（１３Ｂ）と第２の光学部材アレイ２３Ａ（２３Ｂ）は、対称軸７に対して線対称となるように配設されているとともに、第１の光学部材アレイ１３Ａ（１３Ｂ）と第３の光学部材アレイ７３Ａ（７３Ｂ）と、第２の光学部材アレイ２３Ａ（２３Ｂ）と第４の光学部材アレイ８３Ａ（８３Ｂ）は、対称軸７に垂直なもう一つの対称軸１７に対して、線対称となるように配設されている。さらに、第１のパターンＰ１と第２のパターンＰ２は、対称軸７に対して、鏡像関係を有するとともに、第１のパターンＰ１と第３のパターンＰ３、第２のパターンＰ２と第４のパターンＰ４は、もう一つの対称軸１７に対して、鏡像関係を有する。また、第１実施形態と同様に、第１のパターンＰ１は、光学部材２Ａ（２Ｂ）が、対称軸７の方向と、対称軸７と垂直の軸Ｖの方向のいずれでもない第１の軸５の方向に規則的に配列されていて、その光学部材２Ａ（２Ｂ）の列が、第１の軸５と交差する第２の軸６の方向に配列されている。さらに、第１のパターンＰ１内の光学部材２Ａ（２Ｂ）の全ては、それぞれの光学部材２Ａ（２Ｂ）の中心を結ぶ仮想線Ｋが、対称軸７と平行とならないよう配置されて、かつ、もう一つの対称軸１７に対しても平行とならないよう配置されている。図１１（ａ）には、説明を容易にするために、仮想線Ｋの幾つかを図示している。

また、第１のパターンＰ１内の各光学部材２Ａ（２Ｂ）のそれぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが、対称軸７と平行とならないよう配置されていることにより、導光路３Ｂを、対称軸７と平行に敷設できる。また、第２のパターンＰ２は、第１のパターンＰ１を所定の対称軸７に対して線対称の関係を有していることから、導光路３Ａを対称軸７と平行に敷設できるは言うまでもない。光学素子モジュール４０Ａでは、フレキシブル基板４８Ａの片面に対称軸７と平行な方向で、規則的かつ高密度に敷設された導光路３Ａ，３Ｂが備えられている。導光路３Ｂは、第１の光学部材アレイ１３の光学部材２Ａと、導光路３Ａは、第２の光学部材アレイ２３Ａの光学部材１２Ａと光結合するよう配置されている。導光路３Ａ，３Ｂの取り出し方向は、図中のＸ２方向にしている。

また、図１１（ｂ）に示すように、光学素子モジュール４０Ｂは、本実施形態の光学素子モジュールを、もう一つの対称軸１７を中心軸にして回転させており、光学素子モジュール４０Ｂを導光路から見た図である。光学素子モジュール４０Ｂの光学素子モジュール４０Ａとの相違点は、導光路と光結合する光学部材アレイが違っているところである。具体的に述べると、光学素子モジュール４０Ｂの導光路３Ａは、第３の光学部材アレイ７３Ｂの光学部材６２Ｂと、導光路３Ｂは、第４の光学部材アレイ８３Ｂの光学部材７２Ｂと光結合する。導光路３Ａ，３Ｂの取り出し方向は、図中のＸ１方向にしている。

また、本実施形態における光学素子モジュールは、図示した以外に、他のパターンで配設されたアレイを有しても良いし、光結合に関わらない光学部材が配置されていても良い。

本実施形態における光学素子モジュール４０Ａ，４０Ｂとの主面を対向配置させることで、全ての光学部材を対向させた場合、光学素子モジュール４０Ａの第１のパターンＰ１の光学部材アレイ１３Ａの光学部材２Ａと光学素子モジュール４０Ｂの第３のパターンＰ３の光学部材アレイ７３Ｂの光学部材６２Ｂが光結合し、光学素子モジュール４０Ａの第２のパターンＰ２の光学部材アレイ２３Ａの光学部材１２Ａと光学素子モジュール４０Ｂの第４のパターンＰ４の光学部材アレイ８３Ｂの光学部材７２Ｂが光結合する。

なお、図示しないが、導光路の敷設の仕方によって、光学素子モジュール４０Ａの第３のパターンＰ３の光学部材アレイ７３Ａの光学部材６２Ａと光学素子モジュール４０Ｂの第１のパターンＰ１の光学部材アレイ１３Ｂの光学部材２Ｂが光結合するようにもでき、光学素子モジュール４０Ａの第４のパターンＰ４の光学部材アレイ８３Ａの光学部材７２Ａと光学素子モジュール４０Ｂの第２のパターンＰ２の光学部材アレイ２３Ｂの光学部材１２Ｂが光結合するようにもできる。

また、図示しないが、同じように導光路の敷設の仕方によって、光学素子モジュール４０Ａの第１のパターンＰ１の光学部材アレイ１３Ａの光学部材２Ａと光学素子モジュール４０Ｂの第３のパターンＰ３の光学部材アレイ７３Ｂの光学部材６２Ｂが光結合するようにもでき、光学素子モジュール４０Ａの第４のパターンＰ４の光学部材アレイ８３Ａの光学部材７２Ａと光学素子モジュール４０Ｂの第２のパターンＰ２の光学部材アレイ２３Ｂの光学部材１２Ｂが光結合するようにもできる。同様にして、光学素子モジュール４０Ａの第３のパターンＰ３の光学部材アレイ７３Ａの光学部材６２Ａと光学素子モジュール４０Ｂの第１のパターンＰ１の光学部材アレイ１３Ｂの光学部材２Ｂが光結合するようにもでき、光学素子モジュール４０Ａの第２のパターンＰ２の光学部材アレイ２３Ａの光学部材１２Ａと光学素子モジュール４０Ｂの第４のパターンＰ４の光学部材アレイ８３Ｂの光学部材７２Ｂが光結合するようにもできる。従って、導光路の引回しの自由度が増し、導光路の引回しのための領域を有効に使用することができる。

また、光学素子モジュール４０Ａの第１のパターンＰ１内の各光学部材２Ａ及び光学素子モジュール４０Ｂの第１のパターン内の各光学部材２Ｂのそれぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが、所定の対称軸７に垂直なもう一つの対称軸１７に平行とならないよう配置されており、導光路を、所定の対称軸７に垂直なもう一つの対称軸１７に平行に敷設することもできる。従って、導光路の引回しの自由度が増し、導光路の引回しのための領域を有効に使用することができる。

［第５実施形態］
図１２は、本実施形態における光学素子モジュール結合体３１の構造を説明する分解平面図で、図１２（ａ）は、光学素子モジュールを光学部材２側から見た図で、図１２（ｂ）は、光学素子モジュールを導光路側から見た図である。本実施形態における光学素子モジュール及び光学素子モジュールは、第１実施形態の光学素子モジュール１０を用いている。第１実施形態と同一の構成は同一の符号を付しており説明は省略する。説明の都合上、一方の光学素子モジュールを１０Ｃとし、他方の光学素子モジュールを１０Ｄとして説明を行う。光学素子モジュール１０Ｃにおける、第１のパターンＰ１内の各光学部材２のそれぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが、所定の対称軸７と平行とならないよう、光学部材２が配置されていることにより、光学部材２と光結合する導光路３Ｂを、対称軸７と平行に敷設できる。また、第２のパターンの各光学部材１２は、所定の対称軸７に対して第１のパターンの各光学部材２と線対称の関係を有しているので、光学部材１２と光結合する導光路３Ａを対称軸７と平行に敷設できる。光学素子モジュール１０Ｃにおいては、導光路３Ａ，３Ｂは、図中のＸ２方向に敷設していると共に、透光性のフレキシブル基板５８上に設けられている。図１２の導光路３Ａ，３Ｂは一点鎖線で示している。

図１２（ｂ）に示す、他方の光学素子モジュール１０Ｄは、第１実施形態の光学素子モジュールの対称軸７を中心軸にして回転させ、導光路側から見ている。第１のパターンＰ１内の各光学部材２のそれぞれの中心を結ぶ仮想線Ｋが、対称軸７と垂直な軸Ｖに平行とならないよう、光学部材２が配置されていることにより、各光学部材２と光結合する導光路３Ｂを、対称軸７と垂直な軸Ｖに平行に敷設することもできる。また、第２のパターンの各光学部材１２は、所定の対称軸７に対して第１のパターンＰ１の各光学部材２と線対称の関係を有しているので、光学部材１２と光結合する導光路３Ａを対称軸７と垂直な軸Ｖと平行に敷設できる。図１２（ｂ）に示すように、光学素子モジュール１０Ｄにおける導光路３Ｂの敷設方向は、図中Ｙ２方向に、導光路３Ａの敷設方向は、Ｙ１方向にしている。光学素子モジュール１０Ｄにおける導光路３Ｂは、透光性のフレキシブル基板６８を介して光結合基材４に設けられており、導光路３Ａは、透光性のフレキシブル基板７８を介して光結合基材４に設けられている。

なお、図示しないが、光学素子モジュール結合体３１は、導光路を４方向（Ｘ１方向、Ｘ２方向，Ｙ１方向，Ｙ２方向）に敷設できるようになる。そのため、一方向からの光配線を分岐して使用することもできたりして、導光路の引回しの自由度が増し、導光路の引回しのための領域を有効に使用することができる。また、本実施形態における光学素子モジュール結合体３１は、導光路が敷設された光学素子モジュール結合体を実現できる。また、本実施形態における光学素子モジュール結合体３１は、光伝送装置にも好適に用いることができる。

１ 光学素子モジュール結合体
２，１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２ 光学部材
３，３０，６０ 導光路
４ 光結合基材
５，１５，２５ 第１の軸
６ 第２の軸
７ 対称軸
１０，２０，３０，４０ 光学素子モジュール
１１，２１，３１ 光学素子モジュール結合体
１３，３３，５３ 第１の光学部材アレイ
１６ｖ，２６ｈ 第２の軸
１７ 対称軸
２３，４３，６３ 第２の光学部材アレイ
７３ 第３の光学部材アレイ
８３ 第４の光学部材アレイ
４００，５００ 光伝送装置
Ｋ 仮想線
Ｐ１，Ｐ１１，Ｐ２１ 第１のパターン
Ｐ２，Ｐ１２，Ｐ２２ 第２のパターン
Ｐ３ 第３のパターン
Ｐ４ 第４のパターン

Claims (6)

1. 基材主面上に、光学素子モジュール外からの光を集光またはコリメートする光学部材がアレイ状に配置された光学部材アレイを複数有した光学素子モジュールであって、
   前記光学部材が、第１のパターンで配置された第１の光学部材アレイと、前記第１のパターンと鏡像関係を有する第２のパターンで配置された第２の光学部材アレイとになるよう配置されており、
   前記第１のパターンと前記第２のパターンとが、所定の対称軸に対して線対称となるように、前記第１の光学部材アレイと前記第２の光学部材アレイとが配設されており、
   前記第１のパターンで配置された前記光学部材は、前記対称軸方向と前記対称軸と垂直な方向のいずれでもない第１の軸方向と、前記第１の軸方向と交差する第２の軸方向とに配置されていることを特徴とする光学素子モジュール。
2. 前記第１パターン内の各前記光学部材のそれぞれの中心を結ぶ仮想線が、前記対称軸と平行とならないよう、前記第１パターン内の各光学部材が配置されており、
   前記対称軸と平行な方向に、各前記光学部材とそれぞれ光結合された複数の導光路が敷設されていることを特徴とする請求項１記載の光学素子モジュール。
3. 前記第１パターン内の各前記光学部材のそれぞれの中心を結ぶ仮想線が、前記対称軸と垂直とならないよう、前記第１パターン内の各光学部材が配置されており、
   前記対称軸と垂直な方向に、各前記光学部材とそれぞれ光結合された複数の導光路が敷設されていることを特徴とする請求項１記載の光学素子モジュール。
4. 請求項２または請求項３記載の光学素子モジュールが二つ設けられており、
   一方の光学素子モジュールを光学素子モジュールＡとし、他方の光学素子モジュールを光学素子モジュールＢとするとともに、
   前記光学素子モジュールＡの前記第１のパターンの前記光学部材と前記光学素子モジュールＢの前記第２のパターンの前記光学部材とが光結合されるよう対向配置され、
   前記光学素子モジュールＡの前記第２のパターンの前記光学部材と前記光学素子モジュールＢの前記第１のパターンの前記光学部材とが光結合されるよう対向配置されていることを特徴とする光学素子モジュール結合体。
5. 請求項２記載の光学素子モジュールをＣとし、請求項３記載の光学素子モジュールをＤとし、
   前記光学素子モジュールＣの前記第１のパターンの前記光学部材と前記光学素子モジュールＤの前記第２のパターンの前記光学部材とが光結合されるよう対向配置され、
   前記光学素子モジュールＣの前記第２のパターンの前記光学部材と前記光学素子モジュールＤの前記第１のパターンの前記光学部材とが光結合されるよう対向配置されていることを特徴とする光学素子モジュール結合体。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学素子モジュール、または請求項４ないし請求項５記載の光学素子モジュール結合体を用いたことを特徴とする光伝送装置。

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