JP2014074795A - レンズ部品及びそれを備えた光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 高い光結合効率を得ることが可能なレンズ部品を提供する。
【解決手段】発光素子５２ａと送信用光ファイバ７ａとを光接続する第一のレンズ組と、受光素子５２ｂと受信用光ファイバ７ｂとを光接続する第二のレンズ組と、を備え、送信用ファイバ側レンズ６２Ａの送信用ファイバ側レンズ形成面７２Ａからの突出量Ｐａは、送信用素子側レンズ６５Ａの送信用素子側レンズ形成面７５Ａからの突出量Ｐｂより大きく、受信用素子側レンズ６５Ｂの受信用素子側レンズ形成面７５Ｂからの突出量Ｐｃは、受信用ファイバ側レンズ６２Ｂの受信用ファイバ側レンズ形成面７２Ｂからの突出量Ｐｄより大きい、レンズ部品１が提供される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、レンズ部品及びそれを備えた光モジュールに関する。

電気信号を光信号に変換する、あるいは、光信号を電気信号に変換する光モジュールが知られている。このような光モジュールは、光ファイバと、発光素子と、受光素子と、発光素子および受光素子と光ファイバとを光接続するレンズ部品とを備えている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−８４８２号公報

近年の電子機器の省電力化、処理速度の高速化により、光結合効率の高いレンズ部品が求められるようになってきている。

本発明は、光結合効率の高いレンズ部品、および光モジュールを提供する。

上記課題を解決することのできる本発明のレンズ部品は、
発光素子と送信用光ファイバとを光接続する第一のレンズ組と、受光素子と受信用光ファイバとを光接続する第二のレンズ組と、を備えるレンズ部品であって、
前記第一のレンズ組は、発光素子と向かい合う位置に設けられる送信用素子側レンズと、送信用光ファイバと向かい合う位置に設けられる送信用ファイバ側レンズと、を有し、
前記第二のレンズ組は、受光素子と向かい合う位置に設けられる受信用素子側レンズと、受信用光ファイバと向かい合う位置に設けられる受信用ファイバ側レンズと、を有し、
前記送信用素子側レンズは送信用素子側レンズ形成面から突出して形成されており、
前記受信用素子側レンズは受信用素子側レンズ形成面から突出して形成されており、
前記送信用ファイバ側レンズは送信用ファイバ側レンズ形成面から突出して形成されており、
前記受信用ファイバ側レンズは受信用ファイバ側レンズ形成面から突出して形成されており、
前記送信用ファイバ側レンズの前記送信用ファイバ側レンズ形成面からの突出量は、前記送信用素子側レンズの前記送信用素子側レンズ形成面からの突出量より大きく、
前記受信用素子側レンズの前記受信用素子側レンズ形成面からの突出量は、前記受信用ファイバ側レンズの前記受信用ファイバ側レンズ形成面からの突出量より大きい。

上記の本発明に係るレンズ部品において、
前記受信用素子側レンズの前記受信用素子側レンズ形成面からの突出量は、前記送信用ファイバ側レンズの前記送信用ファイバ側レンズ形成面からの突出量よりも大きく設定してもよい。

上記の本発明に係るレンズ部品において、
前記送信用素子側レンズと前記受信用素子側レンズの配列されている方向と、前記送信用ファイバ側レンズと前記受信用ファイバ側レンズの配列されている方向は同一のレンズ配列方向であり、
前記レンズ部品は樹脂成形品であり、樹脂成形のゲート痕が、前記レンズ部品の前記レンズ配列方向の一端側に設けられていてもよい。

上記の本発明に係るレンズ部品において、
前記ゲート痕は前記一端側のうち、前記送信用ファイバ側レンズと前記受信用ファイバ側レンズが並ぶファイバ側配列線と、前記送信用素子側レンズと前記受信用素子側レンズとが並ぶ素子側配列線の間の領域に含まれるように形成されていてもよい。

上記の本発明に係るレンズ部品において、
前記ゲート痕は、前記送信用素子側レンズ、前記受信用素子側レンズ、前記送信用ファイバ側レンズおよび前記受信用ファイバ側レンズのうち、最も突出量の大きいレンズから最も遠い位置に設けられていてもよい。

上記の本発明に係るレンズ部品において、
前記レンズ部品の外周面の一部には、前記レンズ配列方向と交差する方向に凹んだ凹部が形成されており、
前記凹部の一面が反射面とされており、
前記送信用素子側レンズと前記送信用ファイバ側レンズとは前記反射面を介して光接続され、前記受信用素子側レンズと前記受信用ファイバ側レンズとは前記反射面を介して光接続され、
前記レンズ部品は、前記反射面を境にして、前記送信用素子側レンズ、前記受信用素子側レンズ、前記送信用ファイバ側レンズおよび前記受信用ファイバ側レンズを含むレンズ側領域と、前記反射面よりも前記レンズ側領域と反対側の充填領域と、に区分けされ、
前記レンズ側領域の体積は、前記充填領域の体積よりも小さく設定されていてもよい。
このとき、前記ゲート痕が前記レンズ側領域に形成されていてもよい。

上記の本発明に係るレンズ部品において、
前記ゲート痕と、前記送信用素子側レンズ形成面、前記受信用素子側レンズ形成面、前記送信用ファイバ側レンズ形成面および前記受信用ファイバ側レンズ形成面の少なくともひとつの間には、体積付加部が形成されており、
前記レンズ配列方向と直交する断面において、前記体積付加部の断面積は、前記送信用素子側レンズ形成面、前記受信用素子側レンズ形成面、前記送信用ファイバ側レンズ形成面および前記受信用ファイバ側レンズ形成面の少なくとも一つを含む領域の断面積よりも大きく設定されていてもよい。

また、本発明に係る光モジュールは、
発光素子および受光素子が搭載された基板と、
前記送信用素子側レンズが前記発光素子と向かい合い、前記受信用素子側レンズが前記受光素子と向かい合うように、前記基板に搭載されたレンズ部品と、を備える。

本発明に係るレンズ部品によれば、送信用ファイバ側レンズおよび受信用素子側レンズの設計の自由度が大きく、光結合効率の高いレンズ部品を提供することができる。

本実施形態に係る光モジュールを示す斜視図である。 樹脂ハウジングを外した状態を示す斜視図である。 ハウジングを外した状態を示す斜視図である。 （ａ）は回路基板を上から見た図であり、（ｂ）は回路基板を横から見た図である。 本実施形態に係るレンズ部品の上面図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。 図５のＣ−Ｃ断面図である。 図５のＤ−Ｄ断面図である。

以下、本発明に係るレンズ部品及びそれを備えた光モジュールの実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光モジュールは、光通信技術などにおいて信号（データ）の伝送に用いられるものであり、接続先のパソコンなどといった電子機器に電気的に接続され、入出力される電気信号を光信号に変換して光信号を伝送するものである。

図１から図４に示すように、光モジュール１は、光ケーブル３の端部に取り付けられている。この光ケーブル３は、単芯或いは多芯の光ケーブルである。
光ケーブル３は、複数本（ここでは４本）の光ファイバ心線（光素子）７と、この光ファイバ心線７を被覆する樹脂製の外被９と、光ファイバ心線７と外被９との間に介在された極細径の抗張力繊維（ケブラー）１１と、外被９と抗張力繊維１１との間に介在された金属編組１３とを有している。つまり、光ケーブル３では、光ファイバ心線７、抗張力繊維１１、金属編組１３及び外被９が、その中心から径方向の外側に向けてこの順に配置されている。

光ファイバ心線７は、コアとクラッドが石英ガラスである光ファイバ（ＡＧＦ：All Glass Fiber）、クラッドが硬質プラスチックからなるプラスチック光ファイバ（ＨＰＣＦ：Hard Plastic Clad Fiber）、等を用いることができる。ガラスのコア径が８０μｍの細径ＨＰＣＦを用いると、光ファイバ心線７が小径に曲げられても破断しにくい。光ファイバ心線７は、送信側の光信号である発光素子から発せられた信号を伝送する送信用光ファイバ７ａと、受信側の光信号である受光素子に入力する光信号を伝送する受信用光ファイバ７ｂとを含んでいる（図５参照）。以降の説明において、特に送信用光ファイバ７ａと受信用光ファイバ７ｂとを区別せずに呼ぶ場合は、単に光ファイバ７と呼ぶことがある。

外被９は、ノンハロゲン難燃性樹脂である例えばＰＶＣ（poly vinyl chloride）から形成されている。外被９の外径は、４．２ｍｍ程度である。抗張力繊維１１は、例えば、アラミド繊維であり、束状に集合された状態で光ケーブル３に内蔵されている。

金属編組１３は、例えば錫めっき導線から形成されており、編組密度が７０％以上、編み角度が４５°〜６０°である。金属編組１３の外径は、０．０５ｍｍ程度である。

光モジュール１は、ハウジング２０と、ハウジング２０の前端（先端）側に設けられる電気コネクタ２２と、ハウジング２０に収容される回路基板２４とを備えている。

ハウジング２０は、金属ハウジング２６と、樹脂ハウジング２８とから構成されている。金属ハウジング２６は、収容部材３０と、収容部材３０の後端部に連結され、光ケーブル３を固定する固定部材３２とから構成されている。

収容部材３０は、断面が略矩形形状を呈する筒状の中空部材である。収容部材３０は、回路基板２４などを収容する収容空間を画成している。収容部材３０の前端側には、電気コネクタ２２が設けられ、収容部材３０の後端側には、固定部材３２が連結される。

固定部材３２は、板状の基部３４と、光ケーブル３側へ突出する筒部（図示略）と、基部３４の両側から前方に張り出す一対の第１張出片３８と、基部３４の両側から後方に張り出す一対の第２張出片４０とを有している。一対の第１張出片３８は、収容部材３０の後部からそれぞれ挿入され、収容部材３０に当接して連結される。一対の第２張出片４０は、後述する樹脂ハウジング２８のブーツ４６に連結される。なお、固定部材３２は、基部３４、筒部、第１張出片３８及び第２張出片４０が板金により一体に形成されている。

筒部は、略円筒形状をなしており、基部３４から後方に突出するように設けられている。筒部は、カシメリング（図示略）との協働により光ケーブル３を保持する。具体的には、外被９を剥いだ後、光ケーブル３の光ファイバ心線７を筒部の内部に挿通させると共に、抗張力繊維１１を筒部の外周面に沿って配置する。そして、筒部の外周面に配置された抗張力繊維１１上にカシメリングを配置して、カシメリングをかしめる。これにより、抗張力繊維１１が筒部とカシメリングとの間に挟持されて固定され、固定部材３２に光ケーブル３が保持固定される。

基部３４には、光ケーブル３の金属編組１３の端部がはんだにより接合されている。具体的には、金属編組１３は、固定部材３２においてカシメリング（筒部）の外周を覆うように配置されており、その端部が基部３４の一面（後面）にまで延ばされてはんだにより接合されている。これにより、固定部材３２と金属編組１３とは、熱的に接続されている。さらに、収容部材３０の後端部に固定部材３２が結合することにより、収容部材３０と固定部材３２とが物理的且つ熱的に接続される。つまり、収容部材３０と光ケーブル３の金属編組１３とが熱的に接続される。

樹脂ハウジング２８は、例えばポリカーボネートなどの樹脂材料から形成されており、金属ハウジング２６を覆っている。樹脂ハウジング２８は、外装ハウジング４４と、外装ハウジング４４と連結するブーツ４６とを有している。外装ハウジング４４は、収容部材３０の外面を覆うように設けられている。ブーツ４６は、外装ハウジング４４の後端部に連結され、金属ハウジング２６の固定部材３２を覆っている。ブーツ４６の後端部と光ケーブル３の外被９とは、接着剤（図示しない）により接着される。

電気コネクタ２２は、接続対象（パソコンなど）に挿入され、接続対象と電気的に接続される部分である。電気コネクタ２２は、ハウジング２０の前端側に配置されており、ハウジング２０から前方に突出している。電気コネクタ２２は、接触子２２ａにより回路基板２４に電気的に接続されている。

図４の（ａ）は回路基板２４の上面図であり、図４の（ｂ）は回路基板２４の側断面図である。なお、電気コネクタ２２およびコネクタ部品５４を、図４の（ｂ）にのみ示し、図４の（ａ）では省略している。

回路基板２４は、金属ハウジング２６（収容部材３０）の収容空間に収容されている。回路基板２４には、制御用半導体５０と、受発光素子５２とが搭載されている。回路基板２４は、制御用半導体５０と受発光素子５２とを電気的に接続している。

図４の（ａ）に示すように、回路基板２４は平面視で略矩形形状を呈しており、所定の厚みを有している。回路基板２４は、例えば、ガラスエポキシ基板、セラミック基板などの絶縁基板であり、その表面又は内部には、金（Ａｕ）、アルミ（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などにより回路配線が形成されている。制御用半導体５０と受発光素子５２とは、光電変換部を構成している。

図４の（ｂ）に示すように、制御用半導体５０は、駆動ＩＣ（Integrated Circuit）５０ａや波形整形器であるＣＤＲ（Clock Data Recovery）装置５０ｂなどを含んでいる。制御用半導体５０は、回路基板２４において、表面２４ａの前端側に配置されている。制御用半導体５０は、電気コネクタ２２と電気的に接続されている。

受発光素子５２は、複数（ここでは２つ）の発光素子５２ａと、複数（ここでは２つ）の受光素子５２ｂとを含んでいる。発光素子５２ａ及び受光素子５２ｂは、回路基板２４において、表面２４ａの後端側に配置されている。発光素子５２ａとしては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）などを用いることができる。受光素子５２ｂとしては、例えば、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）などを用いることができる。

受発光素子５２は、レンズ部品６０を介して光ケーブル３の光ファイバ心線７と光学的に接続されている。図４の（ｂ）に示すように、レンズ部品６０は、回路基板２４に、受発光素子５２及び駆動ＩＣ５０ａを覆うように設けられている。

光ファイバ心線７の末端には、コネクタ部品５４が取り付けられている。コネクタ部品５４に設けられたガイド孔５４ａと、レンズ部品６０に設けられたガイドピン６１とが嵌合することにより、光ファイバ心線７とレンズ部品６０とが結合される。

上記構成を有する光モジュール１は、電気コネクタ２２から回路基板２４の配線を介して制御用半導体５０に電気信号が入力される。制御用半導体５０に入力された電気信号は、レベルの調整やＣＤＲ装置５０ｂにより波形整形などが行われた後に、制御用半導体５０から回路基板２４の配線を介して発光素子５２ａに出力される。発光素子５２ａに電気信号が入力されると、電気信号を光信号に変換し、発光素子５２ａからレンズ部品６０を介して送信用光ファイバ７ａに光信号を出射する。

また、光ケーブル３の受信用光ファイバ７ｂ中を伝送された光信号は、レンズ部品６０を介して受光素子５２ｂに入射される。受光素子５２ｂは、入射された光信号を電気信号に変換し、この電気信号を回路基板２４の配線を介して制御用半導体５０に出力する。制御用半導体５０は、電気信号に所定の処理を施した後、電気コネクタ２２にその電気信号を出力する。

図４から図９を用いて、レンズ部品６０について説明する。図５は、本実施形態に係るレンズ部品６０の上面図である。図５において、レンズ部品６０の下面側の部材を破線で示している。図６は図５のＡ−Ａ断面図である。図７は図５のＢ−Ｂ断面図、図８は図５のＣ−Ｃ断面図、図９は図５のＤ-Ｄ断面図である。

このレンズ部品６０は、透明樹脂の樹脂成形により形成される部品である。レンズ部品６０は、発光素子５２ａと送信用光ファイバ７ａとを光接続する送信側のレンズ組（第一のレンズ組）と、受光素子５２ｂと受信用光ファイバ７ｂとを光接続する受信側のレンズ組（第二のレンズ組）とを備えている。

図４に示したように、送信側のレンズ組は、発光素子５２ａと向かい合う位置に設けられる送信用素子側レンズ６５Ａと、送信用光ファイバ７ａの端面と向かい合う位置に設けられる送信用ファイバ側レンズ６２Ａと、を備えている。

また、受信側のレンズ組は、受光素子５２ｂと向かい合う位置に設けられる受信用素子側レンズ６５Ｂと、受信用光ファイバ７ｂの端面と向かい合う位置に設けられた受信用ファイバ側レンズ６２Ｂと、を備えている。

なお、以降の説明において、送信用ファイバ側レンズ６２Ａおよび受信用ファイバ側レンズ６２Ｂとを合わせて、ファイバ側レンズ６２と呼ぶことがある。また、送信用素子側レンズ６５Ａおよび受信用素子側レンズ６５Ｂとを合わせて、素子側レンズ６５と呼ぶことがある。

図４に示したように、受発光素子５２は回路基板２４上に光軸が上向きに搭載されている。このため、図６に示したように、レンズ部品６０は、回路基板２４と向かい合う下面に、送信用素子側レンズ形成面７５Ａと、受信用素子側レンズ形成面７５Ｂとが形成されている。

送信用素子側レンズ６５Ａは、送信用素子側レンズ形成面７５Ａから突出するように形成されている。また、受信用素子側レンズ６５Ｂは、受信用素子側レンズ形成面７５Ｂから突出するように形成されている。なお、以降の説明において、送信用素子側レンズ形成面７５Ａと受信用素子側レンズ形成面７５Ｂとをまとめて、素子側レンズ形成面７５Ａ，７５Ｂと呼ぶことがある。

また、図４に示したように、光ファイバ心線７は、その光軸が回路基板２４の面と平行に延びるように設けられている。このため、図５に示したように、レンズ部品６０は、回路基板２４の面と交差し、光ファイバ心線７の端面と向かい合う面に送信用ファイバ側レンズ形成面７２Ａおよび受信用ファイバ側レンズ形成面７２Ｂとが形成されている。

送信用ファイバ側レンズ６２Ａは、送信用ファイバ側レンズ形成面７２Ａから突出するように形成されている。また、受信用ファイバ側レンズ６２Ｂは、受信用ファイバ側レンズ形成面７２Ｂから突出するように形成されている。なお、以降の説明において、送信用ファイバ側レンズ形成面７２Ａと受信用ファイバ側レンズ形成面７２Ｂとをまとめて、ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂと呼ぶことがある。

図５に示したように、ファイバ側レンズ６２は、仮想的なファイバ側配列線Ｌ１に沿って配列されている。また、素子側レンズ６５は、仮想的な素子側配列線Ｌ２に沿って配列されている。これらファイバ側配列線Ｌ１と素子側配列線Ｌ２は同一のレンズ配列方向Ｌ３に延びている。

図５から図８に示すように、回路基板２４と反対側の上面（外周面の一部）には、レンズ配列方向Ｌ３と交差する方向である下方に凹んだ凹部６３が形成されている。この凹部６３の一面が反射面６４とされている。この反射面６４を介して、送信用素子側レンズ６５Ａと送信用ファイバ側レンズ６２Ａとが光接続されている。また、この反射面６４を介して、受信用素子側レンズ６５Ｂと受信用ファイバ側レンズ６２Ｂとが光接続されている。

図５に示したように、レンズ部品６０の下面の外周には、素子側レンズ６５を囲むように脚部６６が形成されている。この脚部６６は図６に示したように、この脚部６６は、素子側レンズ形成面７５Ａ，７５Ｂから回路基板２４側に突出している。この脚部６６の下面が回路基板２４と当接し、レンズ部品６０が回路基板２４に固定されている。これにより、回路基板２４と素子側レンズ６５との間に、素子側レンズ６５の焦点距離を確保している。また、脚部６６により、その内側に設けられた受発光素子５２を外部から保護している。

ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂのレンズ配列方向Ｌ３の両側には、ガイドピン形成面７１が形成されている。このガイドピン形成面７１からは、光ファイバ心線７と同じ方向に延びるガイドピン６１が形成されている。このガイドピン６１は、光ファイバ心線７の末端に取り付けられたコネクタ部品５４のガイド孔５４ａと嵌合可能に形成されている。

図５に示したように、ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂは、ガイドピン形成面７１よりも光ファイバ心線７から遠い位置に形成されている。これにより、ファイバ側レンズ６２と光ファイバ心線７とを離間させて、その間にファイバ側レンズ６２の焦点距離を確保している。また、ファイバ側レンズ６２にコネクタ部品５４などが接触しにくいように、ファイバ側レンズ６２が保護されている。

また、ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂは、ガイドピン形成面７１よりも光ファイバ心線７から遠い位置に形成されているので、ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂのレンズ配列方向Ｌ３の両側に位置する脚部６６の肉厚Ｔａ（図５および図９参照）は、ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂの脚部６６の肉厚Ｔｂ（図５、図７、図８参照）よりも大きく形成されている。なお、ここでいう肉厚とは、図５のように、内壁と外壁との間の厚みである。

なお、ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂのレンズ配列方向Ｌ３の両側に位置する脚部６６の一部分を、厚肉脚部６７と呼ぶ。厚肉脚部６７の肉厚がＴａである。また、ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂを含んで下方に延びる脚部６６の一部分を、薄肉脚部６８と呼ぶ。薄肉脚部６８の肉厚がＴｂである。

図４の（ｂ）に示したように、レンズ部品６０には、反射面６４を挟んでファイバ側レンズ６２Ａ，６２Ｂと反対側に、平坦部６９が設けられている。平坦部６９は、凹部６３からファイバ側レンズ６２Ａ，６２Ｂと反対側に延びている。この平坦部６９は、回路基板２４の垂直方向の厚みが一様である。この凹部６３からファイバ側レンズ６２Ａ，６２Ｂと反対側に延びる平坦部６９が、回路基板２４に設けられた受発光素子５２を覆っている。これにより、受発光素子５２を保護することができる。

＜レンズの突出量＞
図７に示したように、送信用ファイバ側レンズ６２Ａの送信用ファイバ側レンズ形成面７２Ａからの突出量Ｐａは、送信用素子側レンズ６５Ａの送信用素子側レンズ形成面７５Ａからの突出量Ｐｂより大きく設定されている（Ｐａ＞Ｐｂ）。
また、図８に示したように、受信用素子側レンズ６５Ｂの受信用素子側レンズ形成面７５Ｂからの突出量Ｐｃは、受信用ファイバ側レンズ６２Ｂの受信用ファイバ側レンズ形成面７２Ｂからの突出量Ｐｄより大きく設定されている（Ｐｃ＞Ｐｄ）。

ところで、上述したように、レンズ部品６０が搭載される光モジュール１は、例えば、コンピュータの接続端子などに取り付けて用いられる。このため、レンズ部品６０には小型化、高密度化、高効率化が求められている。このような状況の下で、本発明者らは、レンズの大きさを大型化することなく、レンズ部品６０のレンズ形状を複雑化することにより、高い光の結合効率を実現することを検討した。

本発明者らは、レンズ部品６０に含まれるレンズを、光を出射する側のレンズと、光が入射される側のレンズと、に分けて考えた。光を出射する側のレンズとは、送信用光ファイバ７ａに光を出射する送信用ファイバ側レンズ６２Ａ、および受光素子５２ｂに光を出射する受信用素子側レンズ６５Ｂである。光が入射される側のレンズとは、発光素子５２ａからの光が入射される送信用素子側レンズ６５Ａ、および受信用光ファイバ７ｂからの光が入射される受信用ファイバ側レンズ６２Ｂである。

光の結合効率を考慮すると、光を出射する側のレンズは、光が入射される側のレンズと比べて、レンズ形状を工夫する必要があることに注目した。受光素子５２Ｂの受光面や送信用光ファイバ７ａのコア領域など、狙った領域に焦点を結ぶように、光を出射する側のレンズ形状を工夫しないと、光の結合効率が大きく低下することに気が付いたためである。

そこで、本実施形態に係るレンズ部品６０によれば、送信側のレンズ組６２Ａ，６５Ａについて、光を出射する側の送信用ファイバ側レンズ６２Ａの突出量Ｐａを、光が入射される側の送信用素子側レンズ６５Ａの突出量Ｐｂよりも大きく設定した。また、受信側のレンズ組６２Ｂ，６５Ｂについて、光を出射する側の受信用素子側レンズ６５Ｂの突出量Ｐｃを、光が入射される側の受信用ファイバ側レンズ６２Ｂの突出量Ｐｄよりも大きく設定した。

これにより、光を出射する側のレンズである、送信用ファイバ側レンズ６２Ａおよび受信用素子側レンズ６５Ｂを、光の結合効率が高くなる複雑な形状に設計することができる。例えば、レンズの中央領域を球面形状に、レンズの周辺領域を非球面形状に設計することができる。これにより、高次モード光を、受光素子５２ｂの受光面や送信用光ファイバ７ａのコア領域に正確に結合させることができる。このように、レンズの突出量を大きくしたことにより、レンズの設計の自由度を高め、レンズの形状を複雑化することができる。これにより、光結合効率の高いレンズ部品を提供することができる。

なお、本実施形態に係るレンズ部品６０においては、受信用素子側レンズ６５Ｂの受信用素子側レンズ形成面７５Ｂからの突出量Ｐｃは、送信用ファイバ側レンズ６２Ａの送信用ファイバ側レンズ形成面７２Ａからの突出量よりも大きく設定されている（Ｐｃ＞Ｐａ）。

受光素子５２ｂには、その性能に起因して、受光感度の制約がある場合がある。このため、受光素子５２ｂに入射させる光の強度を正確に調整する必要がある。ここで上述したように、受信用素子側レンズ６５Ｂの突出量Ｐｃが、送信用ファイバ側レンズ６２Ａの突出量Ｐａよりも大きく設定されている（Ｐｃ＞Ｐａ）。つまり、レンズ部品６０に設けられているレンズのうち、受信用素子側レンズ６５Ｂの突出量Ｐｃが最も大きい。

このため、受信用素子側レンズ６５Ｂの設計の自由度がレンズの中で最も大きく、受光素子５２ｂの受光感度に適合した強度で光を受光素子５２ｂに入射させることができる。これにより、受光感度の制約の範囲内の光の強度で受光素子５２ｂに光を入射させることができ、長期にわたって安定した通信品質を維持できる光モジュール１を提供できる。

＜ゲート位置＞
上記のようなレンズ部品６０は、樹脂成形によって形成することができる。樹脂成形は、各々のレンズ形状を含んだレンズ部品６０を形成するキャビティを構成する金型を用意し、このキャビティに透明樹脂を注入し、キャビティから成形されたレンズ部品６０を取り出す、という工程を含む。

ここで、キャビティへの樹脂の注入口となるゲートは、キャビティ中のレンズ配列方向Ｌ３の一端側に配置することが好ましい。この場合、レンズ部品６０には、図５に示したように、レンズ部品６０のレンズ配列方向Ｌ３における一端側の側面にゲート痕Ｇが形成される。

キャビティ中のレンズ配列方向Ｌ３の一端側にゲートを設けると、樹脂成形時の樹脂は、レンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂをレンズ配列方向Ｌ３の方向に順次一つずつ形成していくようにキャビティ内に充填されていく。このとき、キャビティ内を流れる樹脂の先端面はレンズ配列方向Ｌ３に交差する方向に沿っている。したがって、ウェルド線Ｗはレンズ配列方向Ｌ３と交差する方向に沿って形成される。このため、レンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂ上にウェルド線Ｗが形成されることを抑制できる。

なおウェルド線Ｗとは、キャビティ中で例えば二手に分かれて流れる樹脂が、樹脂の温度が低下して再び合流するときに形成される筋状の痕跡である。ウェルド線Ｗがレンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂ上に形成されてしまうと、レンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂの形状が所望の形状に形成されず、また、所望の形状に形成されたとしても光の伝送が乱れてしまい、所望の光結合効率を有するレンズ部品６０が得られないことがある。

またゲートは、キャビティ中のレンズ配列方向Ｌ３の一端側のうち、送信用ファイバ側レンズ６２Ａと受信用ファイバ側レンズ６２Ｂが並ぶファイバ側配列線Ｌ１と、送信用素子側レンズ６５Ａと受信用素子側レンズ６５Ｂとが並ぶ素子側配列線Ｌ２の間の領域に含まれるように配置されていることが好ましい。この場合、図５に示したように、ゲート痕Ｇはファイバ側配列線Ｌ１と素子側配列線Ｌ２との間の領域に含まれるように形成される。

ゲートをファイバ側配列線Ｌ１と素子側配列線Ｌ２との間に設けたことにより、ゲートと各々のレンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂとの距離を短く設定することができる。このため、ゲートから注入された樹脂は、まずレンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂを形成する部位に充填される。このため、ウェルド線Ｗがレンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂから離れた位置に形成されやすい。これにより、レンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂ上にウェルド線Ｗが形成されることを抑制できる。

さらに、図５に示したように、ゲートからの樹脂の注入方向が、レンズ配列方向Ｌ３と同一方向とされていることが好ましい。この場合、レンズ部品６０においては、面状のゲート痕Ｇの法線方向がレンズ配列方向Ｌ３と一致している。これにより、樹脂の流れの方向が大きく変わることなくレンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂを形成する部位に樹脂が流れ込む。これにより、レンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂを形成する部位で乱流が生じにくい。

またゲートは、キャビティのうち受信用素子側レンズ６５Ｂを形成する部位から最も離れた位置に配置することが好ましい。つまりゲートは、送信用素子側レンズ６５Ａ、受信用素子側レンズ６５Ｂ、送信用ファイバ側レンズ６２Ａおよび受信用ファイバ側レンズ６２Ｂを形成する部位のうちで、最も突出量の大きいレンズを形成する部位から最も遠い位置に配置されることが好ましい。この場合には、図５に示したように、ゲート痕Ｇは、受信用素子側レンズ６５Ｂから最も遠い位置に設けられる。

レンズの外表面を形成する金型の内表面は、キャビティの内壁から凹んでいる。このため、樹脂成形時に、金型の内表面に沿って流れてきた樹脂が内壁から剥離して、レンズを形成する部位で乱流を引き起こす虞がある。このとき、形成するレンズの突出量が大きいほど金型の内表面は大きく凹んでいるため、乱流を引き起こす可能性が大きくなる。乱流が生じた領域の下流側に位置するレンズの形成部では、レンズの微細な形状に緻密に樹脂が充填されなかったり、レンズ表面に微細な皺が生じてしまう虞がある。

ここで本実施形態に係るレンズ部品６０においては、上述したように、最も突出量の大きい受信用素子側レンズ６５Ｂを形成する部位をゲート痕Ｇから最も遠い位置に配置している。つまり、最も突出量の大きいレンズの下流側には、他のレンズを形成する部位を設けないようにされている。

したがって樹脂成形時に、仮に最も突出量の大きい受信用素子側レンズ６５Ｂを形成する部位において乱流が発生したとしても、ここで生じた乱流が他のレンズの形成に影響を及ぼすことがない。このため、光結合効率の高いレンズ部品を提供することができる。

また、図７および図８に示すように、本実施形態に係るレンズ部品６０は、反射面６４を境にして、レンズ側領域８１と充填領域８２と、に区分けして考えることができる。レンズ側領域８１とは、反射面６４を境にして、送信用素子側レンズ６５Ａ、受信用素子側レンズ６５Ｂ、送信用ファイバ側レンズ６２Ａおよび受信用ファイバ側レンズ６２Ｂを含む領域である。また、充填領域８２とは、反射面６４に対してレンズ側領域８１と反対側の領域である。例えば、図７においては、反射面６４を境にして、左側がレンズ側領域８１であり、右側が充填領域８２である。

このようにレンズ部品６０を区分けして考えたときに、本実施形態に係るレンズ部品６０において、レンズ側領域８１の体積は、充填領域８２の体積よりも小さく設定されている。より具体的には、平坦部６９の回路基板２４と平行な方向に延びる寸法が、反射面６４とガイドピン形成面７１との間の距離よりも大きく設定されている。これにより、充填領域８２の体積がレンズ側領域８１の体積よりも大きく設定されている。

これにより、レンズ部品の樹脂成形時に、充填領域８２を充填するために要する時間が、レンズ側領域８１を充填するために要する時間よりも長くなる。このため、レンズ側領域８１を充填した樹脂と充填領域８２を充填した樹脂とを、充填領域８２で合流させることができる。これにより、各々のレンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂにウェルド線Ｗが形成されることがなく、光結合効率の高いレンズ部品６０を提供することができる。

また、ゲートをレンズ側領域８１を形成する部位に配置することが好ましい。この場合、レンズ部品６０には、ゲート痕Ｇがレンズ側領域８１に形成される。これにより、ゲートとレンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂとの距離を短く設定することができ、充填領域８２よりも先にレンズ側領域８１を樹脂で充填することができる。これにより、確実にウェルド線Ｗがレンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂに形成されることを防止できる。

特に本実施形態においては、素子側レンズ形成面７５Ａ，７５Ｂの近傍に凹部６３が設けられている。このため、素子側レンズ６５を形成する部位での樹脂の流路の断面積が小さくされている。これにより、素子側レンズ６５を形成する部位を迅速に充填することができ、ウェルド線Ｗが素子側レンズ６５に形成されることを抑制できる。

同様に、ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂは、ガイドピン形成面７１よりも反射面６４側に凹んだ位置に形成されており、ファイバ側レンズ６２を形成する部位での樹脂の流路の断面積が小さくされている。これにより、ウェルド線Ｗがファイバ側レンズ６２に形成されることを抑制できる。

また本実施形態に係るレンズ部品６０において、ゲートと、送信用素子側レンズ形成面７５Ａ、受信用素子側レンズ形成面７５Ｂ、送信用ファイバ側レンズ形成面７２Ａおよび受信用ファイバ側レンズ形成面７２Ｂの少なくともひとつを形成する部位の間に、脚部６６の一部（体積付加部）を形成する部位が位置するように、ゲートが配置されていることが好ましい。

この場合、図５に示したように、レンズ部品６０において、ゲート痕Ｇと、送信用素子側レンズ形成面７５Ａ、受信用素子側レンズ形成面７５Ｂ、送信用ファイバ側レンズ形成面７２Ａおよび受信用ファイバ側レンズ形成面７２Ｂの少なくともひとつの間に、脚部６６の一部（体積付加部）が形成される。

その上で、図７から図９に示したように、レンズ配列方向Ｌ３と直交する断面において、脚部６６の一部の断面積を、送信用素子側レンズ形成面７５Ａ、受信用素子側レンズ形成面７５Ｂ、送信用ファイバ側レンズ形成面７２Ａおよび受信用ファイバ側レンズ形成面７２Ｂの少なくとも一つを含む領域の断面積よりも大きく形成することが好ましい。

本実施形態に係るレンズ部品６０においては、ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂのレンズ配列方向Ｌ３の両側に位置する肉厚Ｔａの厚肉脚部６７が、ゲート痕Ｇと、ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂを含む肉厚Ｔｂの薄肉脚部６８との間に形成されている。すなわち、厚肉脚部６７が上記大きな断面積を有する領域（体積付加部）である。また、薄肉脚部６８が、厚肉脚部６７より断面積が小さく、ファイバ側レンズ形成面７２Ａ，７２Ｂを含む領域である。

樹脂成形の際に、キャビティ中のレンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂが形成される部位では、樹脂はレンズ配列方向Ｌ３に流れる。このとき、レンズ配列方向Ｌ３に直交する断面の断面積の大きな厚肉脚部６７が、ゲート痕Ｇとレンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂを形成する部位との間に設けられている。このため、レンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂを形成する部位に流れこむ樹脂の流速が、厚肉脚部６７を通過する際に低下する。これにより、レンズ６２Ａ，６２Ｂ，６５Ａ，６５Ｂを形成する部位での樹脂の流速が低くなり、乱流が生じにくくなる。これにより、高品質のレンズ部品６０を形成することができる。

特に、図５に示したように、受信用素子側レンズ６５Ｂをゲート痕Ｇから最も遠い位置に設けた場合には、樹脂成形の際に、送信用素子側レンズ６５Ａよりも突出量の大きい送信用ファイバ側レンズ６２Ａを形成する部位を、ゲートの近くに配置せざるを得ない。この場合でも、厚肉脚部６７で樹脂の流速を低減させることにより、送信用ファイバ側レンズ６２Ａの形成部で乱流が生じることを抑制できる。これにより、送信用ファイバ側レンズ６２Ａの形成部の下流側に位置する受信用ファイバ側レンズ６２Ｂが乱流の影響を受けることを抑制できる。

なお、本実施形態においては、送信用素子側レンズ形成面７５Ａと受信用素子側レンズ形成面７５Ｂとが同一面上に共通の面として形成した例を挙げて説明したが、本発明はこの例に限られない。例えば、レンズ部品６０の外周面に、送信用素子側レンズ形成面７５Ａと受信用素子側レンズ形成面７５Ｂをそれぞれ個別に設けてもよい。あるいは、送信用素子側レンズ形成面７５Ａと受信用素子側レンズ形成面７５Ｂとの間に段差が生じるように構成してもよい。

もっとも、送信用素子側レンズ形成面７５Ａと受信用素子側レンズ形成面７５Ｂとを共通の面として形成した場合には、樹脂成形時に乱流が生じにくい。このため、送信用素子側レンズ形成面７５Ａと受信用素子側レンズ形成面７５Ｂとを共通の面上に設けることが好ましい。送信用ファイバ側レンズ形成面７２Ａと受信用ファイバ側レンズ形成面７２Ｂについても、上記の送信用素子側レンズ形成面７５Ａと受信用素子側レンズ形成面７５Ｂと同様である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１：光モジュール、７：光ファイバ心線、７ａ：送信用光ファイバ、７ｂ：受信用光ファイバ、２４：回路基板（基板）、５２：受発光素子、５２ａ：発光素子、５２ｂ：受光素子、５４：コネクタ部品、５４ａ：ガイド孔、６０：レンズ部品、６１：ガイドピン、６２Ａ：送信用ファイバ側レンズ、６２Ｂ：受信用ファイバ側レンズ、６５Ａ：送信用素子側レンズ、６５Ｂ：受信用素子側レンズ、６３：凹部、６４：反射面、６６：脚部、６７：厚肉脚部、６８：薄肉脚部、６９：平坦部、７１：ガイドピン形成面、７２：素子側レンズ形成面、７２Ａ：送信用ファイバ側レンズ形成面、７２Ｂ：受信用ファイバ側レンズ形成面、７５：ファイバ側レンズ形成面、７５Ａ：送信用素子側レンズ形成面、７５Ｂ：受信用素子側レンズ形成面、８１：レンズ側領域、８２：樹脂充填領域、Ｐａ：送信用ファイバ側レンズの突出量、Ｐｂ：送信用素子側レンズの突出量、Ｐｃ：送信用素子側レンズの突出量、Ｐｄ：受信用ファイバ側レンズの突出量、Ｇ：ゲート痕、Ｗ：ウェルド線、Ｌ１：ファイバ側配列線、Ｌ２：素子側配列線、Ｌ３：レンズ配列方向、Ｔａ：厚肉脚部の肉厚、Ｔｂ：薄肉脚部の肉厚

Claims (9)

1. 発光素子と送信用光ファイバとを光接続する第一のレンズ組と、受光素子と受信用光ファイバとを光接続する第二のレンズ組と、を備えるレンズ部品であって、
   前記第一のレンズ組は、発光素子と向かい合う位置に設けられる送信用素子側レンズと、送信用光ファイバと向かい合う位置に設けられる送信用ファイバ側レンズと、を有し、
   前記第二のレンズ組は、受光素子と向かい合う位置に設けられる受信用素子側レンズと、受信用光ファイバと向かい合う位置に設けられる受信用ファイバ側レンズと、を有し、
   前記送信用素子側レンズは送信用素子側レンズ形成面から突出して形成されており、
   前記受信用素子側レンズは受信用素子側レンズ形成面から突出して形成されており、
   前記送信用ファイバ側レンズは送信用ファイバ側レンズ形成面から突出して形成されており、
   前記受信用ファイバ側レンズは受信用ファイバ側レンズ形成面から突出して形成されており、
   前記送信用ファイバ側レンズの前記送信用ファイバ側レンズ形成面からの突出量は、前記送信用素子側レンズの前記送信用素子側レンズ形成面からの突出量より大きく、
   前記受信用素子側レンズの前記受信用素子側レンズ形成面からの突出量は、前記受信用ファイバ側レンズの前記受信用ファイバ側レンズ形成面からの突出量より大きい、レンズ部品。
2. 前記受信用素子側レンズの前記受信用素子側レンズ形成面からの突出量は、前記送信用ファイバ側レンズの前記送信用ファイバ側レンズ形成面からの突出量よりも大きい、請求項１に記載のレンズ部品。
3. 前記送信用素子側レンズと前記受信用素子側レンズの配列されている方向と、前記送信用ファイバ側レンズと前記受信用ファイバ側レンズの配列されている方向は同一のレンズ配列方向であり、
   前記レンズ部品は樹脂成形品であり、樹脂成形のゲート痕が、前記レンズ部品の前記レンズ配列方向の一端側に設けられている、請求項１または２に記載のレンズ部品。
4. 前記ゲート痕は前記一端側のうち、前記送信用ファイバ側レンズと前記受信用ファイバ側レンズが並ぶファイバ側配列線と、前記送信用素子側レンズと前記受信用素子側レンズとが並ぶ素子側配列線の間の領域に含まれるように形成されている、請求項３に記載のレンズ部品。
5. 前記ゲート痕は、前記送信用素子側レンズ、前記受信用素子側レンズ、前記送信用ファイバ側レンズおよび前記受信用ファイバ側レンズのうち、最も突出量の大きいレンズから最も遠い位置に設けられている、請求項３または４に記載のレンズ部品。
6. 前記レンズ部品の外周面の一部には、前記レンズ配列方向と交差する方向に凹んだ凹部が形成されており、
   前記凹部の一面が反射面とされており、
   前記送信用素子側レンズと前記送信用ファイバ側レンズとは前記反射面を介して光接続され、前記受信用素子側レンズと前記受信用ファイバ側レンズとは前記反射面を介して光接続され、
   前記レンズ部品は、前記反射面を境にして、前記送信用素子側レンズ、前記受信用素子側レンズ、前記送信用ファイバ側レンズおよび前記受信用ファイバ側レンズを含むレンズ側領域と、前記反射面よりも前記レンズ側領域と反対側の充填領域と、に区分けされ、
   前記レンズ側領域の体積は、前記充填領域の体積よりも小さい、請求項３から５の何れか一項に記載のレンズ部品。
7. 前記ゲート痕が前記レンズ側領域に形成されている、請求項６に記載のレンズ部品。
8. 前記ゲート痕と、前記送信用素子側レンズ形成面、前記受信用素子側レンズ形成面、前記送信用ファイバ側レンズ形成面および前記受信用ファイバ側レンズ形成面の少なくともひとつの間には、体積付加部が形成されており、
   前記レンズ配列方向と直交する断面において、前記体積付加部の断面積は、前記送信用素子側レンズ形成面、前記受信用素子側レンズ形成面、前記送信用ファイバ側レンズ形成面および前記受信用ファイバ側レンズ形成面の少なくとも一つを含む領域の断面積よりも大きい、請求項３から７の何れか一項に記載のレンズ部品。
9. 発光素子および受光素子が搭載された基板と、
   前記送信用素子側レンズが前記発光素子と向かい合い、前記受信用素子側レンズが前記受光素子と向かい合うように、前記基板に搭載された、請求項１から８の何れか一項に記載のレンズ部品と、を備えた光モジュール。

Images