JP2011211152A - レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール - Google Patents
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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の光学面14aと第1のプリズム面16aとの間の反射/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線上に位置させること。
【選択図】図1
【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の光学面14aと第1のプリズム面16aとの間の反射/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。
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の面に対して平行に形成され、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垂直入射する第2の光学面と、前記凹部がなす空間内に配置され、前記レンズアレイ本体と同屈折率に形成され、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する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、このプリズムにおける表面の一部をなすとともに、前記第1の光学面に近接する位置に配置された第1のプリズム面と、前記プリズムにおける表面の一部であって前記第1のプリズム面に対向する部位をなすとともに、前記第2の光学面に臨む位置に前記第2の光学面に対して平行に配置された第2のプリズム面と、前記第1の光学面と前記第1のプリズム面との間に介在され、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プリズム側に透過させ、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反射/透過層と、前記第2の光学面と前記第2のプリズム面との間に充填された所定の屈折率の充填材とを備えた点にある。
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プリズム側に透過させ、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反射/透過層と、前記第2の光学面と前記第2のプリズム面との間に充填された所定の屈折率の充填材とを備えた点にある。
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の光学面と第1のプリズム面との間の反射/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平板状の反射/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、プリズムをレンズアレイ本体と同屈折率に形成することで、プリズム内での各発光素子ごとの光の光路を第2の面に対して垂直に維持することができ、さらに、プリズム内を進行した各発光素子ごとの光を第2のプリズム面および第2の光学面に順次垂直入射させることができるので、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線上に位置させることができる。これにより、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、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、更なる製造の容易化に寄与することができる。
その他にも、請求項1に係る発明によれば、第2の光学面を第2の面に平行に形成することによって、第2の光学面の設計および寸法精度の測定を簡便化することができる。さらにまた、例えば、レンズアレイ本体を射出成形する場合における金型からのレンズアレイ本体の離型時等において、第2の光学面にキズが形成された場合であっても、第2の光学面と第2のプリズム面との間に充填された充填材によって、第2の光学面のキズを原因とした反射光や散乱光の発生を抑制することができる。これにより、製造および取り扱い(例えば、寸法精度測定)の容易化と、反射/散乱光に起因する迷光の発生および結合効率の低下を抑制することによる光学性能の確保とを両立させることができる。
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、前記反射/透過層は、前記第1のプリズム面または前記第1の光学面にコーティング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、反射/透過層の構成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。また、反射/透過層をコーティングによって十分に薄くすることができるので、各発光素子ごとの光が反射/透過層を透過する際の屈折を無視することができ、プリズムに対する入射の前後における光の直進性を確保することができる。これにより、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確実に同一線上に位置させることができ、更なる製造の容易化に寄与することができる。
さらに、請求項3に係るレンズアレイの特徴は、請求項1または2において、更に、前記充填材は、前記レンズアレイ本体との屈折率差が所定値以下とされている点にある。
そして、この請求項3に係る発明によれば、第2のプリズム面と充填材との界面におけるフレネル反射および充填材と第2の光学面との界面におけるフレネル反射を抑制することができるので、迷光および結合効率の低下を更に確実に抑制することができる。
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1〜3のいずれか1項において、更に、前記レンズアレイ本体における前記第1のレンズ面と前記第1の光学面との間の前記複数の発光素子ごとの光の光路上に配置され、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を備えた点にある。
そして、この請求項4に係る発明によれば、第1のレンズ面と第3のレンズ面と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5に係るレンズアレイの特徴は、請求項4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、前記全反射面は、その前記第3の面側の端部がその前記第1の面側の端部よりも前記凹部側に位置するような前記第1の面を基準とした45°の傾斜角を有するように形成され、前記第1の光学面は、その前記第3の面側の端部がその前記第1の面側の端部よりも前記全反射面側に位置するような前記第1の面を基準とした45°の傾斜角を有するように形成され、前記第1のレンズ面上の光軸および前記第3の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5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6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の面に対して平行に形成され、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の面に対して平行に形成され、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垂直入射する第2の光学面と、前記凹部がなす空間内に配置され、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する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、このプリズムにおける表面の一部をなすとともに、前記第1の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して所定の傾斜角を有するように配置された第1のプリズム面と、前記プリズムにおける表面の一部であって前記第1のプリズム面に対向する部位をなすとともに、前記第2の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して平行に配置された第2のプリズム面と、前記第1のプリズム面上に形成され、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プリズム側に透過させ、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反射/透過層と、前記第1の光学面と前記反射/透過層との間に充填された前記プリズムと同屈折率の充填材とを備えた点にある。
そして、この請求項6に係る発明によれば、第1のレンズ面に入射した各発光素子ごとの光を、第1のプリズム面上の反射/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の光学面を第2の面に対して平行に形成するとともに、プリズムを充填材と同屈折率に形成することで、充填材内およびプリズム内での各発光素子ごとの光の光路を第2の面に対して垂直に維持することができ、さらに、充填材内およびプリズム内を進行した各発光素子ごとの光を第2のプリズム面および第2の光学面に順次垂直入射させることができるので、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線上に位置させることができる。これにより、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、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、更なる製造の容易化に寄与することができる。
この他にも、請求項6に係る発明によれば、第1の光学面および第2の光学面を第2の面に平行に形成することによって、第1の光学面および第2の光学面の設計および寸法精度の測定を簡便化することができる。また、その一方で、例えば、レンズアレイ本体を射出成形する場合における金型からのレンズアレイ本体の離型時等において、第1の光学面にキズが形成された場合であっても、第1の光学面と反射/透過層との間に充填された充填材によって、第1の光学面のキズを原因とした反射光や散乱光の発生を抑制することができる。
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6において、更に、前記充填材は、前記第2の光学面と前記第2のプリズム面との間にも充填されている点にある。
そして、この請求項7に係る発明によれば、例えば、レンズアレイ本体を射出成形する場合における金型からのレンズアレイ本体の離型時等において、第2の光学面にキズが形成された場合であっても、第2の光学面と第2のプリズム面との間に充填された充填材によって、第2の光学面のキズを原因とした反射光や散乱光の発生を抑制することができる。
また、請求項8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の面に対して平行に形成され、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の面に対して平行に形成され、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垂直入射する第2の光学面と、前記凹部がなす空間内に配置され、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する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、このプリズムにおける表面の一部をなすとともに、前記第1の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して所定の傾斜角を有するように配置された第1のプリズム面と、前記プリズムにおける表面の一部であって前記第1のプリズム面に対向する部位をなすとともに、前記第2の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して所定の傾斜角を有するように配置された第2のプリズム面と、前記第1のプリズム面上に形成され、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プリズム側に透過させ、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反射/透過層と、前記第1の光学面と前記反射/透過層との間および前記第2の光学面と前記第2のプリズム面との間に充填された前記プリズムと同屈折率の充填材とを備えた点にある。
そして、この請求項8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のプリズム面上の反射/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の光学面を第2の面に対して平行に形成するとともに、プリズムを充填材と同屈折率に形成することで、充填材内およびプリズム内での各発光素子ごとの光の光路を第2の面に対して垂直に維持することができ、さらに、充填材内およびプリズム内を進行した各発光素子ごとの光を第2の光学面に垂直入射させることができるので、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線上に位置させることができる。これにより、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、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、更なる製造の容易化に寄与することができる。
この他にも、請求項8に係る発明によれば、第1の光学面および第2の光学面を第2の面に平行に形成することによって、第1の光学面および第2の光学面の設計および寸法精度の測定を簡便化することができる。また、その一方で、例えば、レンズアレイ本体を射出成形する場合における金型からのレンズアレイ本体の離型時等において、第1の光学面および第2の光学面にキズが形成された場合であっても、第1の光学面と反射/透過層との間および第2の光学面と第2のプリズム面との間に充填された充填材によって、第1の光学面および第2の光学面のキズを原因とした反射光や散乱光の発生を抑制することができる。
さらに、請求項9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僅かな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僅かな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前記第2の面に対して垂直な入射方向から入射する第2の光学面と、前記凹部がなす空間内に配置され、前記レンズアレイ本体と同屈折率に形成され、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する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、このプリズムにおける表面の一部をなすとともに、前記第1の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して所定の傾斜角を有するように配置された第1のプリズム面と、前記プリズムにおける表面の一部であって前記第1のプリズム面に対向する部位をなすとともに、前記第2の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して所定の傾斜角を有するように配置された第2のプリズム面と、前記第1のプリズム面上に形成され、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プリズム側に透過させ、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反射/透過層と、前記第1の光学面と前記反射/透過層との間および前記第2の光学面と前記第2のプリズム面との間に充填された前記プリズムと同屈折率の充填材とを備えたことを特徴としている。
そして、この請求項9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のプリズム面上の反射/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、プリズムおよび充填材をレンズアレイ本体と同屈折率に形成することで、充填材内およびプリズム内での各発光素子ごとの光の光路を第2の面に対して垂直に維持することができ、さらに、充填材内およびプリズム内を進行した各発光素子ごとの光の第2の光学面における屈折を抑制することができるので、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線上に位置させることができる。これにより、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、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、更なる製造の容易化に寄与することができる。
さらにまた、請求項10に係るレンズアレイの特徴は、請求項8または9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のプリズム面上に、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10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。
また、請求項11に係るレンズアレイの特徴は、請求項10において、更に、前記第2の反射/透過層は、前記第2のプリズム面にコーティングされている点にある。
そして、この請求項11に係る発明によれば、第2の反射/透過層の構成を簡素化することによって更なる製造の容易化を実現することができるとともに、第2の反射/透過層を十分に薄くして第2の反射/透過層の透過の前後における各発光素子ごとの光の直進性を確保することによって、双方向の光通信を実現しつつも、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確実に同一線上に位置させることができる。
さらに、請求項12に係るレンズアレイの特徴は、請求項1〜9のいずれか1項において、更に、前記光伝送体の近傍に、前記レンズアレイ本体に向けて光を出射させる第2の光伝送体が配置され、前記光電変換装置が、前記第2の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2の面における前記第2のレンズ面に対してこれの整列方向に直交する方向において隣位する位置であって、前記第2の光伝送体の端面に臨む位置に、前記第2の光伝送体から出射された光が入射する第5のレンズ面が形成され、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、前記第5のレンズ面に入射した光を前記第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であって前記凹部よりも前記第2の面側に位置する第2の凹部が凹入形成され、前記第2の凹部における内面は、前記第5のレンズ面に入射した光を前記第4のレンズ面側に全反射させる第2の全反射面と、前記第2の面に対して平行に形成され、前記第2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垂直入射する第3の光学面と、前記第2の面に対して平行に形成され、前記第3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垂直入射する第4の光学面とを有する点にある。
そして、この請求項12に係る発明によれば、第2の光伝送体から出射された光を、第5のレンズ面、第2の全反射面および第4のレンズ面によって第2の受光素子に結合させることができるので、光信号の受信にも対応することができ、その一方で、第2の凹部における第3の光学面および第4の光学面が、第2の光学面と第2の面との間の光路上を進行する各発光素子ごとの光を屈折させることはないため、光信号を受信するための構成が光信号の送信に与える影響を極力抑えることができる。
さらにまた、請求項13に係るレンズアレイの特徴は、請求項12において、更に、前記光電変換装置が、前記第2の受光素子を複数備えており、前記レンズアレイ本体には、前記第5のレンズ面および前記第4のレンズ面が、前記複数の第2の受光素子に対応するように前記第2のレンズ面の整列方向に沿って複数整列形成されている点にある。
そして、この請求項13に係る発明によれば、多チャンネルの光信号の受信に対応することができ、利便性をさらに向上させることができる。
また、請求項14に係るレンズアレイの特徴は、請求項6〜13のいずれか1項において、前記反射/透過層は、前記第1のプリズム面にコーティングされている点にある。
そして、この請求項14に係る発明によれば、反射/透過層の構成を簡素化することによって更なる製造の容易化を実現することができるとともに、反射/透過層を十分に薄くして反射/透過層の透過の前後における光の直進性を確保することによって、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確実に同一線上に位置させることができる。
さらに、請求項15に係るレンズアレイの特徴は、請求項1〜14のいずれか1項において、更に、前記充填材は、透光性の接着材からなり、前記プリズムは、前記充填材によって前記凹部に接着されている点にある。
そして、この請求項15に係る発明によれば、充填材が、プリズム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。
さらにまた、請求項16に係る光モジュールの特徴は、請求項1〜15のいずれか1項に記載のレンズアレイと、これに対応する光電変換装置とを備えた点にある。
そして、この請求項16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。
(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6を参照して説明する。
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6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と同数の複数の受光素子8を有している。なお、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、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、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。さらに、図1に示すように、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位置し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、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、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、この入射角(換言すれば、入射方向)は、左端面4bに対して垂直な角度(入射方向)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に対して平行に形成されている。
このような第2の光学面14bには、図1に示すように、第1の光学面14aに入射した後に各第2のレンズ面12側に向かって進行した各発光素子7ごとのレーザ光Lが垂直入射する。そして、第2の光学面14bは、入射した各発光素子7ごとのレーザ光Lを垂直に透過させる。
さらに、図1に示すように、凹部14がなす空間内には、縦断面台形状のプリズム16が配置されており、このプリズム16は、レンズアレイ本体4と同一の屈折率に形成されている。なお、プリズム16は、レンズアレイ本体4と同一の材料(例えば、ポリエーテルイミド等の樹脂材料)によって形成してもよい。例えば、レンズアレイ本体4とプリズム16とをポリエーテルイミドとしてのSABIC社製Ultem(登録商標)によって形成した場合には、レンズアレイ本体4およびプリズム16の屈折率は、波長850nmの光について1.64となる。この他にも、レンズアレイ本体4とプリズム16とを、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、波長850nmの光についての屈折率が1.50となる。
ここで、図1に示すように、プリズム16は、その表面の一部(プリズム16の図1における右側面)をなす第1のプリズム面16aを有しており、この第1のプリズム面16aは、第1の光学面14aに近接する位置に配置されている。なお、第1のプリズム面16aは、第1の光学面14aに対して平行に配置されていてもよい。
また、図1に示すように、プリズム16は、その表面の一部(プリズム16の図1における左側面)をなす第2のプリズム面16bを有している。この第2のプリズム面16bは、第2の光学面14bに対して図1における右方向に所定の間隔をもって臨む位置に、第2の光学面14bに対して平行に配置されている。
このプリズム16は、第1の光学面14aに入射した後に第2のレンズ面12側に向かって進行する各発光素子7ごとのレーザ光Lの光路を形成するようになっている。
さらに、図1に示すように、レンズアレイ本体4は、第1の光学面14aと第1のプリズム面16aとの間に介在された厚みが薄い反射/透過層17を有している。この反射/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に密接しているとともに、その第1のプリズム面16a側の表面が第1のプリズム面16aに密接している。
ここで、図1に示すように、反射/透過層17には、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が直ちに入射する。ただし、反射/透過層17に対する各発光素子7ごとのレーザ光Lの入射角は、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の入射角と同一とされている。そして、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、所定の透過率でプリズム16側に透過させる。なお、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、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。例えば、反射/透過層17を、Ni、CrまたはAl等の単一の金属からなる単層膜によって形成する場合には、その厚みにもよるが、反射/透過層17の反射率を20%、透過率を60%(吸収率20%)とすることもできる。また、例えば、反射/透過層17を、互いに誘電率が異なる複数の誘電体(例えば、TiO2とSiO2)を交互に積層した誘電体多層膜によって形成する場合には、その厚みや層数にもよるが、反射/透過層17の反射率を10%、透過率を90%とすることもできる。
そして、このような反射または透過の際に、反射/透過層17は、図1に示すように、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受光素子8に向けてそれぞれ出射される。
一方、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、透過の直後に第1のプリズム面16aに入射する。この第1のプリズム面16aに対する各発光素子7ごとのレーザ光Lの入射方向は、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の入射方向と同一とみなすことができる。これは、反射/透過層17が極めて薄く、この層17でのレーザ光Lの屈折は殆ど無視することができることによるものである。そして、第1のプリズム面16aに入射した各発光素子7ごとのレーザ光Lは、プリズム16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、プリズム16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、各発光素子7ごとのレーザ光Lが第1のプリズム面16aに入射する際に、各レーザ光Lに屈折が生じることはない。そして、プリズム16の内部の光路上を進行した各発光素子7ごとのレーザ光Lは、第2のプリズム面16bに垂直入射するとともにこの第2のレンズ面16bからプリズム16の外部に垂直に出射される。
また、図1に示すように、レンズアレイ本体4は、第2の光学面14bと第2のプリズム面16bとの間に充填された所定の屈折率の充填材18を有している。ここで、図1に示すように、充填材18における第2のプリズム面16b側の表面(以下、入射側の表面と称する)18aには、第2のプリズム面16bから出射された各発光素子7ごとのレーザ光Lが垂直入射する。そして、入射側の表面18aに入射した各発光素子7ごとのレーザ光Lは、屈折せずに充填材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。さらに、この充填材18の内部の光路上を進行した各発光素子7ごとのレーザ光Lは、充填材18における第2の光学面14b側の表面(以下、出射側の表面と称する)18bに垂直入射するとともに、この出射側の表面18bから充填材18の外部に垂直に出射される。
このようにして充填材18から垂直に出射された各発光素子7ごとのレーザ光Lは、出射の直後に、前述のように第2の光学面14bに垂直入射する。そして、第2の光学面14bに垂直入射した各発光素子7ごとのレーザ光Lは、第2の光学面14b以後のレンズアレイ本体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の光学面14aと第1のプリズム面16aとの間の反射/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、プリズム16をレンズアレイ本体4と同屈折率に形成することによって、プリズム16内での各発光素子7ごとのレーザ光Lの光路を左端面4bに対して垂直に維持することができる。さらに、このようなプリズム16の内部の光路上を進行した各発光素子7ごとのレーザ光Lを、第2のプリズム面16bおよび第2の光学面14bに順次垂直入射させることができる。これにより、レンズアレイ本体4の内部における各発光素子7ごとのレーザ光Lの光路を、第1の光学面14aに対する入射側(図1における全反射面4dと第1の光学面14aとの間)と第2の光学面14bに対する出射側とで互いに同一線上に位置させることができる。この結果、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、これを解消するための寸法調整(金型形状の変更等)を要する箇所を少なくすることができる。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を同一線上に位置させることができない構成の場合には、第2のレンズ面12に対する入射光の軸ずれを解消するために、凹部14の各光学面14a、14bやプリズム16の各プリズム面16a、16bの寸法(傾斜角を含む)の調整を要する場合がある。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、第2の光学面14bならびに第2のプリズム面16bが左端面4bに平行であることについての寸法精度さえ確保されれば、各面14a、14b、16a、16bにそれぞれ最適な傾斜角を設定し直すような複雑な寸法調整は要しない。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。
さらに、本実施形態によれば、第2の光学面14bを左端面4bに平行に形成することによって、第2の光学面14bの設計および寸法精度の測定を簡便化することができる。
さらにまた、本実施形態においては、第2の光学面14bと第2のプリズム面16bとの間に充填材18が充填されていることによって、第2の光学面14bにキズが形成されている場合であっても、このキズを原因とした第2の光学面14bにおけるレーザ光Lの反射または散乱を抑制することができる。このような充填材18による反射/散乱光の抑制作用は、すりガラスに水滴を落とすと、その部分の凹凸が水に覆われて透明になることと同様の原理である。ここで、レーザ光Lの反射や散乱は、迷光の発生やファイバ端への結合効率の低下を招くため、これを抑制することは光学性能を確保する上で大いに意義がある。特に、このような反射/散乱光の抑制作用は、レンズアレイ本体4を、金型を用いた樹脂材料(ポリエーテルイミド等)の射出成形によって得る場合に有効である。すなわち、レンズアレイ本体4を射出成形する場合には、凹部14の形状が転写された成形品を金型から離型することになるが、本実施形態においては、前述のように、設計および寸法精度測定の簡便化等の観点から第2の光学面14bが左端面4bに平行(換言すれば、上端面4cに垂直)に形成されている。このため、離型の際には、金型が、第2の光学面14bの面方向に摺動するようにして離型が行われることになり、第2の光学面14bが傷つきやすくなる。したがって、このようなキズの発生頻度が高い第2の光学面14bの構成上、キズがもたらす光学性能上の不具合を回避する充填材18を設ける意義はきわめて大きい。この結果、第2の光学面14bを左端面4bに平行に形成することによる製造および取り扱い(例えば、寸法精度測定)の容易化と、第2の光学面14bにおける反射/散乱光を抑えることによる迷光および結合効率の低下の抑制すなわち光学性能の確保とを両立させることができる。
上記構成に加えて、さらに、反射/透過層17は、前述した金属の単層膜や誘電体多層膜を、第1のプリズム面16aまたは第1の光学面14aにコーティングすることによって形成してもよい。コーディングには、インコーネル蒸着等の公知のコーティング技術を用いることができる。このようにすれば、反射/透過層17の構成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。また、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が反射/透過層17を透過する際における屈折を無視できる程度に極めて小さくすることができ、プリズム16に対する入射の前後における光の直進性を確保することができる。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を更に確実に同一線上に位置させることができ、更なる製造の容易化に寄与することができる。ただし、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、ガラスフィルタによって反射/透過層17を構成してもよい。
上記構成に加えて、さらに、充填材18として透光性の接着材を用いるとともに、この充填材18によってプリズム16を凹部14に接着してもよい。このようにすれば、充填材18が、プリズム16をレンズアレイ本体4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。なお、このような透光性の接着材を兼ねる充填材18としては、例えば、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いることができる。
上記構成に加えて、さらに、充填材18は、レンズアレイ本体4との屈折率差が所定値としての0.35以下とされていることが望ましい。このようにすれば、第2のプリズム面16bと充填材18との界面におけるフレネル反射および充填材18と左端面4bとの界面におけるフレネル反射を抑制することができるので、迷光の発生および結合効率の低下を更に確実に抑制することができる。なお、レンズアレイ本体4を前述したSABIC社製Ultemによって形成する場合に、これに対応する充填材18としては、例えば、三菱ガス化学社製LPC1101を用いることができる。この製品は、メーカ公表値のd線に対する屈折率およびアッベ数を下に計算された波長850nmの光の屈折率が1.66とされている。この他にも、同社製のLPJ1104を用いれば、波長850nmに対して屈折率1.64を得ることができる。
この他にも、レンズアレイ本体4を前述したJSR社製のARTONによって形成する場合は、これに対応する好適な充填材18としては、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。この製品は、波長850nmの光の屈折率が1.50とされており、この場合には、レンズアレイ本体4と充填材18との屈折率差が0となる。
上記構成に加えて、さらに、全反射面4dの傾斜角は、好ましくは、下端面4aを基準(0°)として図1における時計回りに40°〜50°(より好ましくは、45°)とする。また、第1の光学面14aの傾斜角は、好ましくは、下端面4a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。このような第1の光学面14aの傾斜角の好ましい範囲は、左端面4bを基準(0°)とした場合には、同図の時計回りに40°〜50°(より好ましくは、45°)となる。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、全反射面4d、第1の光学面14aの傾斜角を45°とした場合には、各面4d、14aの設計や寸法精度測定が更に簡便なものとなる。
上記構成に加えて、さらに、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以外の側面14b〜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、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、図1の構成では、プリズム16の上端面16cがレンズアレイ4の上端面4cと同一平面上に位置されており、プリズム16の下端面16dが凹部14の底面14eに接しているが、仮に、図6に示すように、プリズム16の上端面16cがレンズアレイ4の上端面4cよりも上方に突出された状態でプリズム16の接着がなされた場合であっても、光学性能に影響はない。
さらに、下端面4aにおける光電変換素装置3に臨む部位に、下端面4aに平行な底面を有するザグリ部を凹設し、このザグリ部の底面に第1のレンズ面11および第3のレンズ面13を形成してもよい。この場合には、下端面4aにおけるザグリ部の内周縁部に半導体基板6を当接させた状態で、光電変換素装置3をレンズアレイ2に固定すればよい。
(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7〜図12を参照して説明する。
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7〜図12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7は、本実施形態における光モジュール21の概要を、本実施形態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8は、図7に示すレンズアレイ22の平面図である。図9は、図8の左側面図である。図10は、図8の右側面図である。図11は、図8の下面図である。
本実施形態においては、第1実施形態との差異の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7および図11に示すように、本実施形態において、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(本実施形態における第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11に示すように、第1のザグリ部23の図11における縦方向(以下、レンズ整列方向と称する)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、本実施形態においては、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11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11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7および図9に示すように、本実施形態において、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9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9に示すように、本実施形態においては、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9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。
また、図7に示すように、本実施形態においては、第1実施形態との差異の1つとして、凹部14が、第1の光学面14aおよび第2の光学面14bよりも上方に向かって延出形成されており、これにともなって、レンズアレイ本体4の上端部が、プリズム16の上端面16cよりも上方に位置されている。
なお、図7において、レンズアレイ本体4の上端部は、凹部14の左側においては、平面すなわち上端面4cとなっており、凹部14の右側においては、凹部14の内面における第1の光学面14aから上方に延出した部分と全反射面4dの延長部分とが交差されてなる稜線となっている。
さらに、図7に示すように、本実施形態においては、充填材18が、第2のプリズム面16bと第2の光学面14bとの間だけでなく、レンズアレイ本体4の上端部とプリズム16の上端面16cとの段差を埋めるようにして、プリズム16の上端面16c上にも充填されている。
このような本実施形態の構成においても、第1実施形態と同様の優れた作用効果を奏することができる。また、本実施形態においては、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。さらに、本実施形態においては、第1実施形態よりも充填材18が増量されているとともに、プリズム16と凹部14との接着面積が増加していることによって、プリズム16を凹部14に更に強固に接着することができる。
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。
(変形例)
次に、図12は、本実施形態の変形例を示したものである。本変形例におけるレンズアレイ22は、凹部14の側面のうち、第2の光学面14bを含む図12の左側面のみが、プリズム16の上端面16cよりも上方に延出されており、他の部分は、プリズム16の上端面16cと同じ高さまで形成されている。そして、本変形例においては、充填材18が、第2のプリズム面16bと第2の光学面14bとの間だけでなく、これよりも上方に溢れるようにして凹部14の左側面における第2の光学面14bに対する上方への延出部位およびプリズム16の上端面16cにおける左端部側の所定範囲の領域にまで亘るように充填されている。
次に、図12は、本実施形態の変形例を示したものである。本変形例におけるレンズアレイ22は、凹部14の側面のうち、第2の光学面14bを含む図12の左側面のみが、プリズム16の上端面16cよりも上方に延出されており、他の部分は、プリズム16の上端面16cと同じ高さまで形成されている。そして、本変形例においては、充填材18が、第2のプリズム面16bと第2の光学面14bとの間だけでなく、これよりも上方に溢れるようにして凹部14の左側面における第2の光学面14bに対する上方への延出部位およびプリズム16の上端面16cにおける左端部側の所定範囲の領域にまで亘るように充填されている。
(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および第2実施形態との差異を中心に図13〜図16を参照して説明する。
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および第2実施形態との差異を中心に図13〜図16を参照して説明する。
なお、第1および第2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13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14は、図13に示すレンズアレイ31の平面図である。図15は、図14の右側面図である。
図13に示すように、本実施形態においては、凹部14の側面が第1の光学面14aおよび第2の光学面14bよりも上方に延出され、充填材18がプリズム16の上端面16cに亘るように充填されている点では、第2実施形態と構成が類似している。
ただし、本実施形態においては、第2実施形態とは異なり、凹部14の内面の一部に、プリズム16の凹部14内への設置を補助するための特徴的な面形状が形成されている。すなわち、図13に示すように、本実施形態においては、凹部14の底面14eが2段構造に形成されており、凹部14の底面14eにおけるプリズム16に対して図13における左側に位置する部位が、凹部の底面14eにおける残余の部位(プリズム16の下端面16dに接する部位)よりも上方に突出されている。なお、底面14eにおける残余の部位は、その図13における横方向の寸法が、プリズム16の下端面16dの同方向の寸法に一致している。
そして、このような2段構造の凹部14の底面14eによれば、プリズム16を凹部14内に充填材18の充填スペースを確保しつつ設置する際に、プリズム16の図13における横方向へのがたつきを底面14eの段差によって規制することによって、プリズム16の凹部14内への設置を補助することができる。
したがって、本実施形態によれば、第1実施形態の優れた作用効果を奏することができる上に、プリズム16を凹部14に接着する際のプリズム16の設置を簡便に行うことができ、レンズアレイ31をより簡便に製造することができるといった更に顕著な効果を奏することができる。
(第1の変形例)
次に、図16は、本実施形態の第1の変形例を示したものである。本変形例におけるレンズアレイ31は、図7〜図11に示した第2実施形態のレンズアレイ22の凹部14の底面14eを、図13と同様の2段構造にしたものに相当する。
次に、図16は、本実施形態の第1の変形例を示したものである。本変形例におけるレンズアレイ31は、図7〜図11に示した第2実施形態のレンズアレイ22の凹部14の底面14eを、図13と同様の2段構造にしたものに相当する。
本変形例のレンズアレイ31においても、図13〜図15に示したレンズアレイ31と同様に、プリズム16を凹部14内に充填材18の充填スペースを確保しつつ設置する際に、プリズム16の図16における横方向へのがたつきを底面14eの段差によって規制することによって、プリズム16の凹部14内への設置を補助することができる。
(第2の変形例)
次に、図17は、本実施形態の第2の変形例を示したものである。本変形例におけるレンズアレイ31は、図13または図16に示した構成において、プリズム16の底面16dの図17における横方向の寸法を、2段構造の凹部14の底面14eにおける下段側の部位の同方向の寸法よりも大きくすることによって、プリズム16の底面16dと凹部14の底面14eにおける下段側の部位との間に意図的に間隙が形成されるようにしたものである。本変形例のレンズアレイ31によれば、図17に示すように、プリズム16の底面16dと凹部14の底面14eにおける下段側の部位との間にまでも充填材18を充填させることができるので、プリズム16をより強固にレンズアレイ本体4に固定することができる。また、本変形例のレンズアレイ31によれば、レンズアレイ本体4が、その第1の光学面14aおよび底面14eの段差部を介してプリズム16を左右から挟むように支承することができるので、プリズム16を凹部14内に安定的に配置することができ、また、充填材18を用いたプリズム16の固定作業を簡便に行うことができる。
(第2の変形例)
次に、図17は、本実施形態の第2の変形例を示したものである。本変形例におけるレンズアレイ31は、図13または図16に示した構成において、プリズム16の底面16dの図17における横方向の寸法を、2段構造の凹部14の底面14eにおける下段側の部位の同方向の寸法よりも大きくすることによって、プリズム16の底面16dと凹部14の底面14eにおける下段側の部位との間に意図的に間隙が形成されるようにしたものである。本変形例のレンズアレイ31によれば、図17に示すように、プリズム16の底面16dと凹部14の底面14eにおける下段側の部位との間にまでも充填材18を充填させることができるので、プリズム16をより強固にレンズアレイ本体4に固定することができる。また、本変形例のレンズアレイ31によれば、レンズアレイ本体4が、その第1の光学面14aおよび底面14eの段差部を介してプリズム16を左右から挟むように支承することができるので、プリズム16を凹部14内に安定的に配置することができ、また、充填材18を用いたプリズム16の固定作業を簡便に行うことができる。
(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〜第3実施形態との差異を中心に図18および図19を参照して説明する。
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〜第3実施形態との差異を中心に図18および図19を参照して説明する。
なお、第1〜第3実施形態と基本的構成が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18に示すように、本実施形態のレンズアレイ35および光モジュール34は、第1〜第3実施形態とは異なり、第1の光学面14aが左端面4bに対して平行に形成されている。
また、図18に示すように、本実施形態においては、反射/透過層17が、左端面4bに対して傾斜角を有する第1のプリズム面16a上に形成されている。この反射/透過層17は、第1実施形態と同様に、金属の単層膜や誘電体多層膜を、第1のプリズム面16aにコーティングすることによって形成してもよい。また、第1のプリズム面16aの傾斜角の好ましい範囲は、第1実施形態に示した通りである。
さらに、このような第1の光学面14aおよび反射/透過層17の構成にともない、図18に示すように、本実施形態においては、第1の光学面14aと反射/透過層17との間に、断面直角三角形状の空間が形成されている。そして、図18に示すように、本実施形態においては、充填材18が、第2の光学面14bと第2のプリズム面16bとの間だけでなく、第1の光学面14aと反射/透過層17との間にも充填されている。なお、第1の光学面14aと反射/透過層17との間に充填されている充填材18は、第2の光学面14bと第2のプリズム面16bとの間に充填されている充填材18とひとつながり(一体)であってもよい。このようにするためには、プリズム16のレンズ整列方向の寸法よりも凹部14のレンズ整列方向の寸法を大きく形成して、この大きく形成された凹部14の部分に充填材18を回り込ませるようにしてプリズム16の前後で充填材18が互いに一体となるようにすればよい。このようにすれば、プリズム16と充填材18との接触面積を増やすことができ、より強固にプリズム16をレンズアレイ本体4に固定することができる。
なお、以下の説明においては、便宜上、第1の光学面14aと反射/透過層17との間に充填されている充填材18のことをプリズム前の充填材18と称し、第2の光学面14bと第2のプリズム面16bとの間に充填されている充填材18のことを、プリズム後の充填材18と称することとする。
さらにまた、本実施形態においては、プリズム16と充填材18とが互いに同屈折率に形成されている。なお、レンズアレイ本体4と充填材18との界面におけるフレネル反射を抑制するためには、プリズム16および充填材18をレンズアレイ本体4と同屈折率に形成することが望ましい。
また、図18に示すように、本実施形態においては、第1の光学面14aが形成された凹部14の右側面が、第1の光学面14aよりも鉛直上方に延出されている。また、本実施形態においては、プリズム16の上端部が、第1のプリズム面16aの上端部よりも上方に位置されており、これにともなって、第1のプリズム面16aの上端部には、この第1のプリズム面16aの上端部からプリズム16の上端部に向かって左端面4bに平行なプリズム16の右端面が延出形成されている。そして、図18に示すように、凹部14の右側面における第1の光学面14aから上方に延出した部分には、プリズム16の右端面が当接されるようになっている。これにより、プリズム16をより簡便に凹部14内の固定位置に配置させることができる。
さらに、図18に示すように、本実施形態においては、プリズム16の上端部に、平板状の鍔部36が、プリズム16と一体的に形成されている。この鍔部36は、図18における横方向の寸法が、プリズム16および凹部14における同方向の寸法よりも大きく形成されている。そして、プリズム16は、鍔部36の下面をレンズアレイ本体4の上端面4cにおける凹部14の周縁部に当接させるようにして凹部14内に安定的に配置されている。なお、図18においては、プリズム16の下端面16dが凹部14の底面14eに当接しているが、特に、本実施形態のように、鍔部36によってプリズム16の安定性を確保することができるのであれば、プリズム16の下端面16dが凹部14の底面14eよりも上方に位置されていてもよい。
このような本実施形態の構成によれば、全反射面4dにおいて全反射された後の各発光素子7ごとのレーザ光Lは、第1の光学面14aに垂直入射した後に、直ちにプリズム前の充填材18に垂直入射する。
次いで、プリズム前の充填材18に入射した各発光素子7ごとのレーザ光Lは、屈折されずにプリズム前の充填材18の内部の光路上を進行した後に、反射/透過層17に入射する。このときの入射方向は、左端面4bに垂直な方向となる。
これ以後のレーザ光Lの進路は、反射/透過層17を透過して第2のレンズ面12側に進行する各発光素子7ごとのレーザ光Lについては、第1実施形態で述べたものと同様である。
一方、反射/透過層17によって反射されて第3のレンズ面13側に進行する各発光素子7ごとのモニタ光Mは、プリズム前の充填材18の内部の光路上を進行した後に、凹部14の底面14eに入射する。そして、この底面14eに入射した各発光素子7ごとのモニタ光Mは、レンズアレイ本体4の内部の光路上を進行した後に第3のレンズ面13に入射することになる。
すなわち、本実施形態によれば、第1実施形態と同様に、反射/透過層17によってモニタ光Mを確実に得ることができる。
また、本実施形態によれば、第1の光学面14aを左端面4bに対して平行に形成するとともに、プリズム16を充填材18と同屈折率に形成することで、充填材18の内部およびプリズム16の内部での各発光素子7ごとのレーザ光Lの光路を左端面4bに対して垂直に維持することができ、充填材18の内部およびプリズム16の内部を進行した各発光素子7ごとのレーザ光Lを第2の光学面14bに垂直入射させることができる。これにより、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を同一線上に位置させることができる。
さらに、本実施形態によれば、第2の光学面14bだけでなく第1の光学面14aをも左端面4bに平行に形成することによって、第1の光学面14aの設計および寸法精度の測定の簡便化をも図ることができる。また、その一方で、例えば、レンズアレイ本体4を射出成形する場合における金型からのレンズアレイ本体4の離型時等において、第1の光学面14aにキズが形成された場合であっても、第1の光学面14aと反射/透過層17との間に充填された充填材18によって、第1の光学面14aのキズを原因とした反射光や散乱光の発生を抑制することができる。
なお、第2の光学面14bにおける反射光や散乱光の抑制効果を必要としない場合には、第1の光学面14aと反射/透過層17との間にのみ充填材18を充填させればよい。この場合においても、充填材18の内部およびプリズム16の内部を進行した各発光素子7ごとのレーザ光Lを第2のプリズム面16bおよび第2の光学面14bに順次垂直入射させることができるので、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線上に位置させることはできる。
また、図19に示すように、第2のプリズム面16bを含むプリズム16の左端面全体を、第2の光学面14bを含む凹部14の左側面全体に当接させるとともに、鍔部36全体およびレンズアレイ本体4の上端面4cにおける鍔部36の周縁部を上方から被覆するような充填材18を新たに配置してもよい。
さらに、本実施形態(図18の構成)においても、第3実施形態と同様に、底面14eに2段構造を設けてプリズム16の凹部14内への設置を補助するようにしてもよい。
(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4実施形態との差異を中心に図20および図21を参照して説明する。
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4実施形態との差異を中心に図20および図21を参照して説明する。
なお、第4実施形態と基本的構成が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20に示すように、本実施形態のレンズアレイ40および光モジュール39は、第4の実施形態と同様に、第1の光学面14aが左端面4bに対して平行に形成されている。
ただし、図20に示すように、本実施形態においては、第4実施形態とは異なり、第2のプリズム面16bが、左端面4bに対して所定の傾斜角を有するように配置されている。より具体的には、図20に示すように、第2のプリズム面16bの傾斜角は、凹部14の開口部14f側から底面14e側に向かうにしたがって、第1のプリズム面16a側に傾くような傾斜角とされている。一方、第1のプリズム面16aの傾斜角は、凹部14の開口部14f側から底面14e側に向かうにしたがって、第2のプリズム面16b側に傾くような傾斜角である。さらに、図20に示すように、第1のプリズム面16aと第2のプリズム面16bとは、これらの下端部において互いに交わっている。したがって、本実施形態においては、このようなプリズム面16a、16bの傾斜角を反映して、プリズム16の全体的な側面形状がほぼホームベース形状を呈している。なお、第2のプリズム面16bの傾斜角は、好ましくは、左端面4bを基準(0°)として、図20における反時計回りに40°〜50°(より好ましくは、45°)とされている。
さらに、図20に示すように、本実施形態においては、左端面4bに平行とされたプリズム16の左端面が、同じく左端面4bに平行とされた凹部14の左側面における第2の光学面14bから鉛直上方に延出した部分に当接されている。
本実施形態においても、第4実施形態で述べたものと同様のモニタ光Mの光路を実現することができるので、モニタ光を確実に得ることができる。
また、本実施形態によれば、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、全反射面4dと第1の光学面14aとを結ぶ光路に対する直線性を維持しながらプリズム16の内部の光路上を進行した後に、第2のプリズム面16bを介してプリズム後の充填材18に入射することになる。このとき、プリズム後の充填材18がプリズム16と同屈折率に形成されているので、プリズム後の充填材18に入射した各発光素子7ごとのレーザ光Lを、屈折させずにこの充填材18の内部の光路上を進行させ、その後、第2の光学面14bに垂直入射させることができる。これにより、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を同一線上に位置させることができる。
なお、図21に示すように、本実施形態においても、鍔部36全体およびレンズアレイ本体4の上端面4cにおける鍔部36の周縁部を上方から被覆するような充填材18を新たに配置してもよい。
(第6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6実施形態について、第5実施形態との差異を中心に図22を参照して説明する。
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6実施形態について、第5実施形態との差異を中心に図22を参照して説明する。
なお、第5実施形態と基本的構成が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22に示すように、本実施形態のレンズアレイ43および光モジュール42は、第5実施形態と同様に、第1のプリズム面16aおよび第2のプリズム面16bが傾斜面に形成されている。
ただし、本実施形態においては、第5実施形態とは異なり、第1の光学面14aが、左端面4bに対して所定の僅かな傾斜角を有するように形成されているとともに、第2の光学面14bも、左端面4bに対して所定の僅かな傾斜角を有するように形成されている。なお、第1の光学面14aの僅かな傾斜角は、凹部14の開口部14f側から底面14e側に向かうにしたがって第2の光学面14b側に僅かに傾くような傾斜角とされ、第2の光学面14bの僅かな傾斜角は、凹部14の開口部14f側から底面14e側に向かうにしたがって第1の光学面14a側に僅かに傾くような傾斜角とされている。
例えば、第1の光学面14aの僅かな傾斜角は、左端面4bを基準(0°)として図22における時計回りに1°〜3°(好ましくは2°)であってもよい。また、第2の光学面14bの僅かな傾斜角は、左端面4bを基準(0°)として図22における反時計回りに1°〜3°(好ましくは2°)であってもよい。
また、本実施形態においては、レンズアレイ本体4、プリズム16および充填材18(プリズム前、プリズム後の双方)が、互いに同屈折率に形成されている。なお、レンズアレイ本体4およびプリズム16の材料として前述したARTONを用いる場合は、充填材18として前述したA1754Bを用いることができる。あるいは、レンズアレイ本体4およびプリズム16の材料としてPMMAを用いる場合には、充填材18として日本触媒株式会社製のAX4-LS-06を用いることができる。
本実施形態においても、第5実施形態で述べたものと同様のモニタ光Mの光路を実現することができるので、モニタ光を確実に得ることができる。
また、本実施形態によれば、全反射面4dによって全反射された後の各発光素子7ごとのレーザ光Lは、レンズアレイ本体4の内部の光路上を進行した後に第1の光学面14aからプリズム前の充填材18に入射される。このとき、プリズム前の充填材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り、プリズム前の充填材18に入射した各発光素子7ごとのレーザ光Lは、屈折されることなく、全反射面4dと第1の光学面14aとを結ぶ光路に対する直線性を維持しながらプリズム前の充填材18の内部の光路上を進行した後に、反射/透過層17に入射する。そして、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、プリズム16がプリズム前の充填材18と同屈折率に形成されていることにより、全反射面4dと第1の光学面14aとを結ぶ光路に対する直線性を維持しながらプリズム16の内部の光路上を進行した後に、第2のプリズム面16bを介してプリズム後の充填材18に入射する。このとき、プリズム後の充填材18がプリズム16と同屈折率に形成されているので、プリズム後の充填材18に入射した各発光素子7ごとのレーザ光Lは、屈折されることなく、全反射面4dと第1の光学面14aとを結ぶ光路に対する直線性を維持しながらプリズム後の充填材18の内部の光路上を進行する。その後、各発光素子7ごとのレーザ光Lは、第2の光学面14bを介してレンズアレイ本体4に入射する。このとき、レンズアレイ本体4がプリズム後の充填材18と同屈折率に形成されていることにより、レンズアレイ本体4に入射した各発光素子7ごとのレーザ光Lは、屈折されることなく、全反射面4dと第1の光学面14aとを結ぶ光路に対する直線性を維持しながらレンズアレイ本体4の内部の光路上を進行して第2のレンズ面12に向かう。これにより、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を同一線上に位置させることができる。
また、本実施形態によれば、第1の光学面14aおよび第2の光学面14bが僅かな傾斜角を有することにより、レンズアレイ本体4を金型を用いて一体成形する場合におけるレンズアレイ本体4の離型性を確保することができる。
なお、図22においては、第1の光学面14aを含む凹部14の右側面全体が僅かな傾斜角を有しており、これにともなって、プリズム16の右端面(第1のプリズム面16aの上端部から上方に延出した部分)も、凹部14の右側面と同様の傾斜角を有した状態で凹部14の右側面のうちの第1の光学面14aの上端部から上方に延出された部分に当接している。しかし、このような構成に限定する必要はなく、例えば、凹部14の右側面のうちの第1の光学面14aの上端部から上方に延出された部分については、左端面4bに平行(傾斜角0°)に形成し、これにともなって、プリズム16の右端面も左端面4bに平行に形成してもよい。
同様に、図22においては、第2の光学面14bを含む凹部14の左側面全体が僅かな傾斜角を有しており、これにともなって、プリズム16の左端面(第2のプリズム面16bの上端部から上方に延出した部分)も、凹部14の左側面と同様の傾斜角を有した状態で凹部14の左側面のうちの第2の光学面14bの上端部から上方に延出された部分に当接している。しかし、このような構成に限定する必要はなく、例えば、凹部14の左側面のうちの第2の光学面14bの上端部から上方に延出された部分については、左端面4bに平行に形成し、これにともなって、プリズム16の左端面も左端面4bに平行に形成してもよい。
(第7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7実施形態について、第5実施形態との差異を中心に図23を参照して説明する。
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7実施形態について、第5実施形態との差異を中心に図23を参照して説明する。
なお、第5実施形態と基本的構成が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23に示すように、本実施形態のレンズアレイ46および光モジュール45は、第5実施形態と同様に、第1の光学面14aおよび第2の光学面14bが左端面4bに対して平行に形成されているとともに、第1のプリズム面16aおよび第2のプリズム面16bが傾斜面に形成されている。
ただし、本実施形態の構成は、第5実施形態とは異なり、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ようになっている。
すなわち、図23に示すように、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46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におけるレンズアレイ46に臨む端面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23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46に臨む面であって、受光素子8に対する図23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47を備えている。これら複数の第2の受光素子47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47は、フォトディテクタであってもよい。
さらに、図23に示すように、下端面4a(すなわち、ザグリ部23の底面23a)における各第2の受光素子47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47に向けて出射させる複数の第4のレンズ面48が形成されている。これら複数の第4のレンズ面48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。
さらにまた、図23に示すように、第2のプリズム面16b上には、第2の反射/透過層50が配置されている。
ここで、第2の反射/透過層50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50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48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50および各第4のレンズ面48を経て、第2の受光素子47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50を、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48上の光軸OA(4)は、下端面4aに垂直であることが望ましい。なお、第6実施形態の構成にも、本実施形態と同様な双方向通信に対応するための構成を適用してもよい。
(第8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8実施形態について、本実施形態に特有の構成を中心に図24〜図27を参照して説明する。
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8実施形態について、本実施形態に特有の構成を中心に図24〜図27を参照して説明する。
なお、前述した各実施形態と基本的構成が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24は、本実施形態における光モジュール55の概要を本実施形態におけるレンズアレイ56の縦断面図とともに示した概略構成図である。図25は、図24に示すレンズアレイ56の平面図である。図26は、図24に示すレンズアレイ56の左側面図である。図27は、図24に示すレンズアレイ56の下面図である。
ここで、図24に示すように、本実施形態のレンズアレイ56および光モジュール55は、凹部14、プリズム16、反射/透過層17および凹部14内の充填材18の各構成が、第4実施形態の図18の構成と同様とされている。なお、本実施形態においては、プリズム16における鍔部36の左端部が、第4実施形態よりも短く形成されていて凹部14内の充填材18上に位置されているが、このような第4の実施形態との構成を差異を設けるか否かは任意としてもよい。
また、図24に示すように、本実施形態においては、図23に示した第7実施形態と同様に、光電変換装置3が、半導体基板6におけるレンズアレイ56に臨む面であって受光素子8に対する図24の左方近傍位置に、第2のレンズ面12の整列方向に沿って整列形成された複数の第2の受光素子47を備えている。さらに、図24および図27に示すように、本実施形態においては、第7実施形態と同様に、レンズアレイ4の下端面4a(ザグリ部23の底面23a)における各第2の受光素子47に臨む位置に、第2のレンズ面12の整列方向に沿って複数の第4のレンズ面48が整列形成されている。
これら第2の受光素子47および第4のレンズ面48は、第7実施形態と同様に光信号の受信に対応するための構成である。
ただし、本実施形態においては、光信号の受信を、第7実施形態のような一心双方向(BiDi)によって行うのではなく、図24に示すように、第2の伝送体としての受信専用の第2の光ファイバ58を用いて行うようになっている。なお、第2の光ファイバ58は、送信用の光ファイバ5の近傍(図24における下方近傍)に、送信用の光ファイバ5と同一のコネクタ10内に保持された状態で並列配置されている。本実施形態において、第2の光ファイバ58は、送信用の光ファイバ5の整列方向と同方向に沿って、送信用の光ファイバ5と同一ピッチで同数(12本)整列されている。また、第2の光ファイバ58の本数は、第2の受光素子47および第4のレンズ面48と同数とされている。
そして、本実施形態においては、これら複数の第2の光ファイバ58におけるレンズアレイ56に臨む各端面58aから、レンズアレイ56に向けてレーザ光が出射されるようになっている。このレーザ光は、受信用の光信号に相当する。
また、図24および図26に示すように、レンズアレイ4の左端面4bにおける各第2のレンズ面12に対してこれらの整列方向に直交する方向(図24における下方向)において隣位する位置であって、各第2の光ファイバ58の端面58aに臨む位置には、各第2の光ファイバ58から出射された光が入射する第2の光ファイバ58と同数の第5のレンズ面60が形成されている。これら複数の第5のレンズ面60は、第2のレンズ面12の整列方向に沿って第2のレンズ面12と同一ピッチで整列形成されている。なお、第5のレンズ面60は、第2のレンズ面と同径であってもよい。
さらに、図24および図25に示すように、レンズアレイ4の上端面4cにおける凹部14に対する左側の位置には、第2の凹部61が、第1のレンズ面11と第2のレンズ面12とを結ぶ光路上であって凹部14よりも左側に位置するように凹入形成されている。
ここで、図24に示すように、第2の凹部61は、その内面の一部(第2の凹部61の図24における右側面)をなす第3の光学面61aを有しており、この第3の光学面61aは、左端面4bに対して平行に形成されている。
このような第3の光学面61aには、図24に示すように、凹部14における第2の光学面14bに入射した後に第2のレンズ面12側に向かって進行した各発光素子7ごとのレーザ光LTが、図24における右方から垂直入射する。
また、図24に示すように、第2の凹部61は、その内面の一部であって、第3の光学面61aに対して図24の左方において対向する部位(第2の凹部61の図24における左側面)をなす第4の光学面61bを有しており、この第4の光学面61bは、左端面4bに対して平行に形成されている。
このような第4の光学面61bには、図24に示すように、第3の光学面61aに入射した後に第2のレンズ面12側に向かって進行した各発光素子7ごとのレーザ光LTが、図24における右方から垂直入射する。
さらに、図24に示すように、第2の凹部61は、その内面の一部、すなわち、第2の凹部61の図24における底面の中央部をなす第2の全反射面61cを有している。この第2の全反射面61cは、その上端部がその下端部よりも図24における左側に位置するような傾斜面に形成されている。なお、第2の凹部61の底面における第2の全反射面61c以外の部位は、レンズアレイ本体4の上端面4cに平行に形成されている。第2の全反射面61cは、前述した全反射面4dと平行に形成してもよい。
このような第2の全反射面61cには、各第5のレンズ面60に入射した各第2の光ファイバ58ごとのレーザ光LRが、図24における左方から臨界角以上の入射角で入射する。そして、第2の全反射面61cは、入射した各第2の光ファイバ58ごとのレーザ光LRを、各第4のレンズ面48側(図24における下方)に向けて全反射させる。
このような構成によれば、各第2の光ファイバ58から出射されたレーザ光LRを、各第5のレンズ面60、第2の全反射面61cおよび各第4のレンズ面48を経て、各第2の受光素子47に結合させることができるので、光信号の受信に有効に対応することができる。
特に、本実施形態の構成は、最近提案されたCXP規格による120Gbpsの光通信(2009年9月Annex A6、InfiniBandアーキテクチャ仕様Vol.2 Release1.2.1参照)に適用するのに最適である。
また、本実施形態においては、前述のように、第3の光学面61aおよび第4の光学面61bのいずれにもレーザ光LTが垂直入射するので、第2の全反射面61cを部品点数を増やさず且つ離型性が確保できる形状に形成するために有効な要素と言える第2の凹部61が、レーザ光LTを屈折させて進行方向を変更してしまうことはない。したがって、光信号の送受信の双方を確実に両立させることができる。
さらに、図27に示すように、本実施形態においても、図11に示した構成と同様に、レンズアレイ4の下端面4aに光電変換装置3の位置決め用の嵌合穴部24が形成されているが、本実施形態においては、この嵌合穴部24が、図11とは異なり、ザグリ部23を挟んで1つずつ形成されている。ただし、本実施形態においても、光電変換装置3および光ファイバ5、58の位置決め手段は、図示されているものに限定されるものではない。
さらにまた、図24に示すように、レンズアレイ本体4には、全反射面4dを内面の一部とした断面台形状の第3の凹部63が形成されており、この第3の凹部63は、プリズム16の鍔部36上に充填材18を配置する際に、充填材18が鍔部36上から流出した場合に、これを溜めることによって、充填材18の流出の進行を抑制可能とされている。
なお、図25および図27に示すように、レンズアレイ本体4の下端面4a(ザグリ部23の底面23a)に、光電変換装置3の位置決め用のマーク65を形成し、光学的手段を駆使することによって光電変換装置3の位置決めを行うようにしてもよい。
また、設計の容易化の観点から、第5のレンズ面60における光軸OA(5)は、左端面4bに垂直であることが望ましい。
さらに、本実施形態の変形例の1つとして、凹部14、プリズム16、反射/透過層17および充填材18の各構成を、第4実施形態の図19に示した構成もしくは第1〜第3、第5または第6実施形態に示した構成に置き換えてもよい。このような場合においても、光信号の受信にも対応する本実施形態に特有の構成が損なわれることはない。
さらにまた、本実施形態の他の変形例として、図28に示すように、第2の凹部61がなす空間内における第3の光学面61aと第4の光学面61bとの間に、レンズアレイ本体4と同屈折率に形成された第2のプリズム67を配置してもよい。ただし、第2のプリズム67は、第2の全反射面61cには至らないような形状に形成する。このようにすれば、図24に示した構成に比べて部品点数の増加はあるものの、第3の光学面61aおよび第4の光学面61bにおけるフレネル反射を有効に抑制することができる。
なお、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、図29に示すように、第8実施形態において説明した光信号の受信に対応するための第2の全反射面61cを、第2の凹部61を設けずに、凹部14の内面の一部として凹部14に作り込んでもよい。
また、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。
さらに、本発明は、光導波路等の光ファイバ5以外の光伝送体にも有効に適用することができる。
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
7 発光素子
8 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
16 プリズム
16a 第1のプリズム面
16b 第2のプリズム面
17 反射/透過層
18 充填材
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
7 発光素子
8 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
16 プリズム
16a 第1のプリズム面
16b 第2のプリズム面
17 反射/透過層
18 充填材
Claims (16)
- 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の面に対して平行に形成され、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垂直入射する第2の光学面と、
前記凹部がなす空間内に配置され、前記レンズアレイ本体と同屈折率に形成され、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する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、
このプリズムにおける表面の一部をなすとともに、前記第1の光学面に近接する位置に配置された第1のプリズム面と、
前記プリズムにおける表面の一部であって前記第1のプリズム面に対向する部位をなすとともに、前記第2の光学面に臨む位置に前記第2の光学面に対して平行に配置された第2のプリズム面と、
前記第1の光学面と前記第1のプリズム面との間に介在され、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プリズム側に透過させ、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反射/透過層と、
前記第2の光学面と前記第2のプリズム面との間に充填された所定の屈折率の充填材と
を備えたことを特徴とするレンズアレイ。 - 前記反射/透過層は、前記第1のプリズム面または前記第1の光学面にコーティング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。
- 前記充填材は、前記レンズアレイ本体との屈折率差が所定値以下とされていることを特徴とする請求項1または2に記載のレンズアレイ。
- 前記レンズアレイ本体における前記第1のレンズ面と前記第1の光学面との間の前記複数の発光素子ごとの光の光路上に配置され、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を備えたこと
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のレンズアレイ。 - 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、
前記全反射面は、その前記第3の面側の端部がその前記第1の面側の端部よりも前記凹部側に位置するような前記第1の面を基準とした45°の傾斜角を有するように形成され、
前記第1の光学面は、その前記第3の面側の端部がその前記第1の面側の端部よりも前記全反射面側に位置するような前記第1の面を基準とした45°の傾斜角を有するように形成され、
前記第1のレンズ面上の光軸および前記第3の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4に記載のレンズアレイ。 - 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の面に対して平行に形成され、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の面に対して平行に形成され、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垂直入射する第2の光学面と、
前記凹部がなす空間内に配置され、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する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、
このプリズムにおける表面の一部をなすとともに、前記第1の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して所定の傾斜角を有するように配置された第1のプリズム面と、
前記プリズムにおける表面の一部であって前記第1のプリズム面に対向する部位をなすとともに、前記第2の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して平行に配置された第2のプリズム面と、
前記第1のプリズム面上に形成され、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プリズム側に透過させ、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反射/透過層と、
前記第1の光学面と前記反射/透過層との間に充填された前記プリズムと同屈折率の充填材と
を備えたことを特徴とするレンズアレイ。 - 前記充填材は、前記第2の光学面と前記第2のプリズム面との間にも充填されていること
を特徴とする請求項6に記載のレンズアレイ。 - 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の面に対して平行に形成され、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の面に対して平行に形成され、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垂直入射する第2の光学面と、
前記凹部がなす空間内に配置され、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する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、
このプリズムにおける表面の一部をなすとともに、前記第1の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して所定の傾斜角を有するように配置された第1のプリズム面と、
前記プリズムにおける表面の一部であって前記第1のプリズム面に対向する部位をなすとともに、前記第2の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して所定の傾斜角を有するように配置された第2のプリズム面と、
前記第1のプリズム面上に形成され、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プリズム側に透過させ、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反射/透過層と、
前記第1の光学面と前記反射/透過層との間および前記第2の光学面と前記第2のプリズム面との間に充填された前記プリズムと同屈折率の充填材と
を備えたことを特徴とするレンズアレイ。 - 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僅かな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僅かな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前記第2の面に対して垂直な入射方向から入射する第2の光学面と、
前記凹部がなす空間内に配置され、前記レンズアレイ本体と同屈折率に形成され、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する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、
このプリズムにおける表面の一部をなすとともに、前記第1の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して所定の傾斜角を有するように配置された第1のプリズム面と、
前記プリズムにおける表面の一部であって前記第1のプリズム面に対向する部位をなすとともに、前記第2の光学面に臨む位置に前記第2の面に対して所定の傾斜角を有するように配置された第2のプリズム面と、
前記第1のプリズム面上に形成され、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プリズム側に透過させ、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反射/透過層と、
前記第1の光学面と前記反射/透過層との間および前記第2の光学面と前記第2のプリズム面との間に充填された前記プリズムと同屈折率の充填材と
を備えたことを特徴とするレンズアレイ。 - 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のプリズム面上に、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8または9に記載のレンズアレイ。 - 前記第2の反射/透過層は、前記第2のプリズム面にコーティングされていることを特徴とする請求項10に記載のレンズアレイ。
- 前記光伝送体の近傍に、前記レンズアレイ本体に向けて光を出射させる第2の光伝送体が配置され、
前記光電変換装置が、前記第2の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2の面における前記第2のレンズ面に対してこれの整列方向に直交する方向において隣位する位置であって、前記第2の光伝送体の端面に臨む位置に、前記第2の光伝送体から出射された光が入射する第5のレンズ面が形成され、
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、前記第5のレンズ面に入射した光を前記第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であって前記凹部よりも前記第2の面側に位置する第2の凹部が凹入形成され、
前記第2の凹部における内面は、
前記第5のレンズ面に入射した光を前記第4のレンズ面側に全反射させる第2の全反射面と、
前記第2の面に対して平行に形成され、前記第2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垂直入射する第3の光学面と、
前記第2の面に対して平行に形成され、前記第3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垂直入射する第4の光学面と
を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のレンズアレイ。 - 前記光電変換装置が、前記第2の受光素子を複数備えており、
前記レンズアレイ本体には、前記第5のレンズ面および前記第4のレンズ面が、前記複数の第2の受光素子に対応するように前記第2のレンズ面の整列方向に沿って複数整列形成されていること
を特徴とする請求項12に記載のレンズアレイ。 - 前記反射/透過層は、前記第1のプリズム面にコーティングされていることを特徴とする請求項6〜13のいずれか1項に記載のレンズアレイ。
- 前記充填材は、透光性の接着材からなり、
前記プリズムは、前記充填材によって前記凹部に接着されていることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載のレンズアレイ。 - 請求項1〜15に記載のレンズアレイと、これに対応する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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