JP2015031814A - Lens component and optical module - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、レンズ部品および光モジュールに関する。 The present invention relates to a lens component and an optical module.
パソコンと周辺機器間の通信や、データセンターあるいはハイパフォーマンスコンピュータでのボード間通信などに、近年光ファイバケーブルが用いられてきている。特許文献1などにより、電子基板上に実装された受発光素子と光ファイバをレンズモジュール(レンズ部品)で光接続する技術が知られている。特許文献1によれば、一方のレンズ部品間でほぼコリメート光に拡大されたビームを、もう一方のレンズ部品で受光ファイバや受光素子に結合させることにより、レンズ部品間での軸ずれに対する光損失が小さい結合系を実現している。 In recent years, optical fiber cables have been used for communications between personal computers and peripheral devices, and communications between boards in data centers or high performance computers. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260260 and the like disclose a technique for optically connecting a light emitting / receiving element mounted on an electronic substrate and an optical fiber with a lens module (lens component). According to Japanese Patent Laid-Open No. 2004-260, light loss due to axial misalignment between lens parts is obtained by coupling a beam, which is substantially expanded into collimated light between one lens part, to a light receiving fiber or light receiving element with the other lens part. Realizes a small coupled system.
光ファイバケーブルを用いた伝送系ではデータの大容量化に伴い、狭いスペースに多くの機器や素子を配置する必要が生じており、受発光素子や光ファイバは通常多チャンネル構成となっている。このため、小型でかつ多チャンネルのレンズ部品が望まれており、多数のレンズ面を狭い領域に配列する必要がある。 In a transmission system using an optical fiber cable, it is necessary to arrange a large number of devices and elements in a narrow space as the data capacity increases, and the light receiving / emitting elements and optical fibers usually have a multi-channel configuration. For this reason, a small and multi-channel lens component is desired, and it is necessary to arrange a large number of lens surfaces in a narrow region.
一方で、結合効率の観点からレンズ有効径が大きいことが好ましい。そこで狭い領域において多数のレンズ面を形成する場合には、特許文献1のように隣接するレンズ面同士が接するようにレンズ面を配列することが考えられる。しかしこのようなレンズ部品では、レンズ部品を形成する金型を加工することが難しい。 On the other hand, it is preferable that the effective lens diameter is large from the viewpoint of coupling efficiency. Therefore, in the case where a large number of lens surfaces are formed in a narrow region, it is conceivable that the lens surfaces are arranged so that adjacent lens surfaces are in contact with each other as in Patent Document 1. However, with such a lens component, it is difficult to process a mold for forming the lens component.
そこで本発明は、小型化が可能なレンズ部品を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a lens component that can be miniaturized.
本発明は、
第一光学要素と第二光学要素とを光接続するレンズ部品であって、
前記第一光学要素と前記第二光学要素の間の光路上に設けられた光透過部と、
前記光透過部の前記第一光学要素側の面である第一側面に設けられた複数の第一レンズ面と、
前記光透過部の前記第二光学要素側の面である第二側面に設けられ、前記第一レンズ面とは異なる光路を構成する少なくとも一つの第二レンズ面と、を有し、
前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面は前記第一レンズ面の間に位置している、レンズ部品である。
The present invention
A lens component for optically connecting the first optical element and the second optical element,
A light transmission portion provided on an optical path between the first optical element and the second optical element;
A plurality of first lens surfaces provided on a first side surface which is a surface on the first optical element side of the light transmitting portion;
At least one second lens surface that is provided on a second side surface that is a surface on the second optical element side of the light transmitting portion, and that forms an optical path different from the first lens surface;
When the first lens surface and the second lens surface are seen transparently from one side of the optical axis direction of the first lens surface, the second lens surface is located between the first lens surfaces. It is a lens part.
また本発明は、上記したレンズ部品と、
第一光学要素としての光ファイバと、
第二光学要素としての受発光素子と、を備え、
第一レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数は、第二レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数より小さい、光モジュールである。
The present invention also includes the lens component described above,
An optical fiber as a first optical element;
A light emitting / receiving element as a second optical element,
In the optical module, the numerical aperture of the optical fiber coupled to the first lens surface is smaller than the numerical aperture of the optical fiber coupled to the second lens surface.
本発明によれば、小型化が可能なレンズ部品および光モジュールを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a lens component and an optical module that can be miniaturized.
〈本発明の実施形態の概要〉
最初に本発明の実施形態の概要を説明する。
本発明にかかるレンズ部品の一実施形態は、
(1)第一光学要素と第二光学要素とを光接続するレンズ部品であって、
前記第一光学要素と前記第二光学要素の間の光路上に設けられた光透過部と、
前記光透過部の前記第一光学要素側の面である第一側面に設けられた複数の第一レンズ面と、
前記光透過部の前記第二光学要素側の面である第二側面に設けられ、前記第一レンズ面とは異なる光路を構成する少なくとも一つの第二レンズ面と、を有し、
前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面は前記第一レンズ面の間に位置している。
(1)の構成によれば、レンズ部品を小型化できる。
<Outline of Embodiment of the Present Invention>
First, an outline of an embodiment of the present invention will be described.
One embodiment of the lens component according to the present invention is:
(1) A lens component for optically connecting the first optical element and the second optical element,
A light transmission portion provided on an optical path between the first optical element and the second optical element;
A plurality of first lens surfaces provided on a first side surface which is a surface on the first optical element side of the light transmitting portion;
At least one second lens surface that is provided on a second side surface that is a surface on the second optical element side of the light transmitting portion, and that forms an optical path different from the first lens surface;
When the first lens surface and the second lens surface are seen transparently from one side of the optical axis direction of the first lens surface, the second lens surface is located between the first lens surfaces. Yes.
According to the configuration of (1), the lens component can be reduced in size.
(2)前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面は、前記第一レンズ面の配列方向について前記第一レンズ面の間に設けられていても良い。
(2)の構成によれば、レンズ部品を小型化できる。
(2) When the first lens surface and the second lens surface are seen in perspective from one side of the optical axis direction of the first lens surface, the second lens surface is an arrangement of the first lens surface. A direction may be provided between the first lens surfaces.
According to the configuration of (2), the lens component can be downsized.
(3)前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面の少なくとも一部は前記第一レンズ面に重複していてもよい。
(3)の構成によれば、レンズ面の有効径を小さくすることなく、レンズ部品を小型化できる。
(3) When the first lens surface and the second lens surface are seen through from one side of the optical axis direction of the first lens surface, at least a part of the second lens surface is the first lens. It may overlap on the surface.
According to the configuration of (3), the lens component can be downsized without reducing the effective diameter of the lens surface.
(4)前記光透過部は、透明樹脂で形成されており、前記第一レンズ面は前記第一側面から第一光学要素側に突出する凸レンズであり、前記第二レンズ面は前記第二側面から第二光学要素側に突出する凸レンズであっても良い。
(4)の構成によれば、金型による成形が容易である。
(4) The light transmitting portion is formed of a transparent resin, the first lens surface is a convex lens protruding from the first side surface toward the first optical element, and the second lens surface is the second side surface. Alternatively, a convex lens protruding from the second optical element side may be used.
According to the structure of (4), shaping | molding with a metal mold | die is easy.
(5)前記光透過部は、前記レンズ部品に設けられた凹部によって形成された空間であり、前記第一レンズ面は前記第一側面から第二光学要素側に突出する凸レンズであり、前記第二レンズ面は前記第二側面から第一光学要素側に突出する凸レンズであっても良い。
(5)の構成によれば、凹部以外の面を使って、第一レンズ面および第二レンズ面のほかに反射面や付加レンズ面を設けることができる。
(5) The light transmitting portion is a space formed by a concave portion provided in the lens component, and the first lens surface is a convex lens protruding from the first side surface to the second optical element side, The two lens surfaces may be convex lenses that protrude from the second side surface toward the first optical element.
According to the structure of (5), a reflective surface and an additional lens surface can be provided in addition to the first lens surface and the second lens surface by using a surface other than the concave portion.
(6)前記第一側面よりも第一光学要素側には、第一光学要素としての光ファイバが挿入される孔部が設けられていてもよい。
(6)の構成によれば、光ファイバの位置決め精度を高めることができる。
(6) A hole into which an optical fiber as the first optical element is inserted may be provided closer to the first optical element than the first side surface.
According to the configuration of (6), the positioning accuracy of the optical fiber can be increased.
本発明にかかる光モジュールの一実施形態は、
(7)上記した(1)から(6)のいずれかのレンズ部品と、
第一光学要素としての光ファイバと、
第二光学要素としての受発光素子と、を備え、
第一レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数は、第二レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数より小さい。
(7)の構成によれば、光モジュールを小型化できる。
One embodiment of the optical module according to the present invention is:
(7) any one of the lens parts described in (1) to (6) above;
An optical fiber as a first optical element;
A light emitting / receiving element as a second optical element,
The numerical aperture of the optical fiber coupled to the first lens surface is smaller than the numerical aperture of the optical fiber coupled to the second lens surface.
According to the structure of (7), an optical module can be reduced in size.
〈本発明の実施形態の詳細〉
以下、本発明に係るレンズ部品の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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。
<Details of Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, an example of an embodiment of a lens component according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.
(第一実施形態)
図1は、第一実施形態に係るレンズ部品を備えた光モジュールの斜視図である。図2は、ハウジングを外した状態を示す光モジュールの斜視図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of an optical module including a lens component according to the first embodiment. FIG. 2 is a perspective view of the optical module with the housing removed.
図1に示すように、光モジュール1は、ハウジング20と、ハウジング20の前端側に設けられた電気コネクタ22と、ハウジング20の後端側に取り付けられた光ファイバケーブル3とを備えている。
As shown in FIG. 1, the optical module 1 includes a
光ファイバケーブル3は、複数本(ここでは4本)の光ファイバ心線(光伝送要素)7を備えている。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。
The
図2に示すように、ハウジング20の内部には、回路基板24と、回路基板24に設けられたレンズ部品60が収容されている。
As shown in FIG. 2, the
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。
The
レンズ部品60が搭載される回路基板24は、所定の厚みを有している。回路基板24は、平面視で略矩形形状を呈している。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る。回路基板24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。回路基板24の搭載面24aには、半導体51が搭載されている。
The
回路基板24の搭載面24aには、受発光素子(光学部品)52(図3参照)が搭載されている。回路基板24は、半導体51と受発光素子52とを、電気コネクタ22に電気的に接続している。半導体51は、例えば受発光素子52を駆動する駆動IC(Integrated Circuit)や波形整形器であるCDR(Clock Data Recovery)装置である。
A light emitting / receiving element (optical component) 52 (see FIG. 3) is mounted on the mounting
複数の受発光素子52は、回路基板24の搭載面24aに搭載されている。受発光素子52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)などの発光素子である。あるいは、受発光素子52は、例えば、フォトダイオード(PD:Photo Diode)などの受光素子である。
The plurality of light emitting / receiving
<レンズ部品>
図3はレンズ部品60の側断面図であり、図4はレンズ部品60の上面図である。図示したように、レンズ部品60は、回路基板24の搭載面24aに、受発光素子52を覆うように設けられている。受発光素子52と光ファイバケーブル3の光ファイバ心線7は、レンズ部品60を介して光学的に接続されている。本例では、レンズ部品60は、送信2チャンネル、受信2チャンネルの合計4チャンネルで4本の光ファイバ心線7と4つの受発光素子52とを光学的に接続する(図4参照)。
<Lens parts>
3 is a side sectional view of the
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の射出成形用材料としては、市販されている各種の透明材料が使用可能である。透明材料としては、例えば、PEI(ポリエーテルイミド)などが適当である。
The
レンズ部品60は、略直方体状の部材である。レンズ部品60の下面は回路基板24と略平行とされている。レンズ部品60の下面には、回路基板24側へ突出する脚部60aが設けられている。レンズ部品60は、脚部60aを回路基板24の搭載面24aへ当接させた状態で回路基板24に支持されている。
The
レンズ部品60は、固定部61と、光制御部62と、反射面73とを備えている。固定部61と光制御部62の間には、上方に向かって開口する凹部63が設けられている。
The
図示したレンズ部品60内において、光信号が通る光路Aは、光ファイバ心線7と反射面73との間の図3の左右方向に延びる経路と、反射面73と回路基板24上の受発光素子52との間の上下方向に延びる経路とからなる。具体的には光路Aは、後述する孔部71に固定された光ファイバ心線7から、レンズ面66a,66b、反射面73、素子側レンズ面75を経て受発光素子52に至る経路である。この光路A上であって固定部61と光制御部62との間に、凹部63が設けられている。図4に示したように、本実施形態のレンズ部品60においては、幅方向に4本のそれぞれ独立した光路Aが設けられている。
In the illustrated
(固定部)
レンズ部品60の固定部61は、凹部63よりも光ファイバ心線7側の部分である。固定部61には、光ファイバ心線7が挿入される孔部71が設けられている。孔部71は、回路基板24に沿って図3の左右方向に延びている。孔部71は光ファイバ心線7側に開口している。孔部71の凹部63側は閉塞されて、ファイバ突き当て面71aとされている。孔部71の軸と、孔部71に挿入されている部分の光ファイバ心線7の光軸は一致している。
(Fixed part)
The fixing
孔部71に光ファイバ心線7を挿入して固定することにより、光ファイバ心線7の長手方向と直交する面内方向における光ファイバ心線7の位置精度が高められている。また突き当て面71aによって光ファイバ心線7の長手方向における光ファイバ心線7の位置精度が高められている。
By inserting and fixing the optical
(光制御部)
レンズ部品60の光制御部62は、凹部63に対して固定部61と反対側の部分である。光制御部62には、素子側レンズ面75(付加レンズ面の一例)が形成されている。素子側レンズ面75は素子側レンズ形成面62aに設けられている。素子側レンズ形成面62aは回路基板24に向かい合う光制御部62の下面に形成されている。素子側レンズ形成面62aは回路基板24と平行な面である。素子側レンズ面75は回路基板24に向かって突出する凸レンズである。
(Light control unit)
The
また、光制御部62の素子側レンズ形成面62aの上方側の面は反射面73(光路変更部の一例)とされている。反射面73は、素子側レンズ形成面62aに対して45度の角度をなしている。反射面73によって、回路基板24に沿って左右方向に延びる光ファイバ心線7から凹部63に向かって延びる光路Aの向きが、受発光素子52と素子側レンズ面75を通る光路Aに向かって変更されている。
In addition, the upper surface of the element side
(凹部)
凹部63は光を透過させる光透過部の一例である。凹部63は、第一側面64、第二側面65および、2つの側面64,65の下端を接続する底面とから形成されている。凹部63は、回路基板24と反対側に向かって開口する。第一側面64は、固定部61の光制御部62側を向く面である。第二側面65は、光制御部62の固定部61側を向く面である。
(Concave)
The
本実施形態においては、第一側面64と第二側面65との距離が凹部63の開口側に向かって小さくならないように凹部63が形成されている。これにより、レンズ部品60を樹脂成形する際に、第一レンズ面66aおよび第二レンズ面66bを傷つけることなく凹部63を形成する金型を凹部63から抜くことができ、レンズ部品60の製造が容易とされている。なお第一側面64と第二側面65との距離とは第一側面64の法線に沿った第一側面64と第二側面65の間の長さである。
In the present embodiment, the
図4に示すように、凹部63の光ファイバ心線7側の面である第一側面64には、複数(本実施形態では2つ)の第一レンズ面66aが設けられている。また凹部63の受発光素子52側の面である第二側面65には、複数(本実施形態では2つ)の第二レンズ面66bが設けられている。第一レンズ面66aは第一側面64から第二側面65側に向かって突出する凸レンズである。第二レンズ面66bは第二側面65から第一側面64側に向かって突出する凸レンズである。第一レンズ面66aと第二レンズ面66bはそれぞれの大きさや形状を異ならせてもよいし、同一の大きさおよび形状のレンズ面としてもよい。
As shown in FIG. 4, a plurality of (two in the present embodiment) first lens surfaces 66 a are provided on the
図4に示したように、複数の第一レンズ面66aおよび第二レンズ面66bはそれぞれ異なる光路A上に設けられている。複数の第一レンズ面66aおよび第二レンズ面66bは、それぞれの光路A上において、光ファイバ心線7と反射面73との間に設けられ、光ファイバ心線7と反射面73とを光学的に接続する互いに同様の機能を持った光学要素である。
As shown in FIG. 4, the plurality of first lens surfaces 66a and second lens surfaces 66b are provided on different optical paths A, respectively. The plurality of first lens surfaces 66 a and second lens surfaces 66 b are provided between the optical
図5は、第二レンズ面66bの光軸方向の一方側である図4の矢印V方向からレンズ面66a,66bを透視的に見た図である。図示したように、第一レンズ面66aおよび第二レンズ面66bはレンズ部品60の幅方向に直線状に配列されている。第一レンズ面66aおよび第二レンズ面66bはこの直線上に交互に設けられている。言い換えれば、その光軸方向の一方側から第一レンズ面66aおよび第二レンズ面66bを透視的に見たときに、第一レンズ面66aの隣には第二レンズ面66bが設けられている。また二つの第一レンズ面66aの間には第二レンズ面66bが設けられている。
FIG. 5 is a perspective view of the lens surfaces 66a and 66b from the direction of the arrow V in FIG. 4, which is one side of the
このようなレンズ部品60において、光ファイバ心線7から受光素子52に伝送される光は、図4に示した光路A1を通過する。光ファイバ心線7から光が伝送されてくると、該光は光ファイバ心線7の端面からレンズ部品60に拡散しながら入射する。拡散した光は第一側面64で屈折されて凹部63を透過して第二側面65に設けられた第二レンズ面66bにより略平行光とされる。この平行光は反射面73により素子側レンズ面75へ向けて反射される。素子側レンズ面75は該平行光を集光させて受光素子52に入射させる。このようにして光ファイバ心線7からの光が受光素子52に伝送される。
In such a
発光素子52から光ファイバ心線7に伝送される光は、図4に示した光路A2を通過する。発光素子52が光を発すると、該光は拡散しながら素子側レンズ面75に入射する。素子側レンズ面75は該拡散光を略平行光とさせて反射面73に入射させる。反射面73は該平行光を第二側面65の第二レンズ面66bに向けて反射させる。反射光は第二側面65で屈折されて凹部63を透過し、第一側面64に設けられた第一レンズ面66aにより光ファイバ心線7の端面に集光される。このようにして発光素子52からの光が光ファイバ心線7に伝送される。
The light transmitted from the
このようなレンズ部品60は、光接続する光ファイバ心線7や受発光素子52に応じて、複数の種類が作製される。それぞれの種類のレンズ部品60のレンズ面66a,66bおよび素子側レンズ面75の形状は、光結合効率が最も高くなるようにそれぞれ最適な形状に設計される。
例えば、複数種類のレンズ部品60において、それぞれのレンズ面66a,66bおよび素子側レンズ面75の形状は、光接続する光ファイバ心線7の太さや種類、光信号のモード数、あるいは受発光素子52の大きさや種類などに応じて、大きさや曲率が互いに異なっている。
Such a
For example, in a plurality of types of
(効果)
このような第一実施形態に係るレンズ部品60は、複数の第一レンズ面66aおよび少なくとも一つの第二レンズ面66bを有する多チャンネルのレンズ部品である。このレンズ部品60において、図5に示したように、第一レンズ面66aおよび第二レンズ面66bの光軸方向の一方側から第一レンズ面66aおよび第二レンズ面66bを透視的に見たときに、第二レンズ面66bが第一レンズ面66aの間に位置している。このため、この方向から見たときのレンズ部品を小型化できる。以下に詳しく説明する。
(effect)
The
本実施形態とは異なり、凹部63の第一側面64または第二側面65の一方側の面にのみ第一レンズ面66a、第二レンズ面66bの両方を設ける場合には、該一方の面に第一レンズ面66a、第二レンズ面66bが密集して設けられることになる。したがって各々のレンズ面66a,66bの離間距離が短くなり、各々のレンズ面66a,66bの形状精度が低下する。また各々のレンズ面66a,66bの有効径を大きく確保することができない。また各々のレンズ面66a,66bの形状精度を保つため、あるいは大きな有効径を確保するために離間距離を大きく設定すると、レンズ面66a,66bが設けられる面が大型化してレンズ部品60を小型化できない。
Unlike the present embodiment, when both the
しかし、本実施形態においては、各々のレンズ面66a,66bがそれぞれ第一側面64、第二側面65に設けられている。つまり、第一側面64には第一レンズ面66aのみが設けられ、第二レンズ面66bが設けられていない。また、第二レンズ面66bが2つの第一レンズ面66aの間に位置している。このため、各々のレンズ面66a,66bを同一の面に形成する場合に第二レンズ面66bが占めていた2つの第一レンズ面66aの間の領域を、レンズ面が形成されない領域S(図4参照)として確保することができる。この領域Sの分だけ、複数の第一レンズ面66aの離間距離を大きく確保できる。これにより、第一レンズ面66aの形状精度を高めることができる。あるいは、領域Sにはみ出すように、第一レンズ面66aの有効径を大きく設計することができる。
なお、上述の説明では第一レンズ面66aの形状精度を高め、有効径を大きく設計できることを説明したが、第二レンズ面66bについても同様に、レンズ部品60を大型化させることなく形状精度を高め、有効径を大きく設計できる。
However, in the present embodiment, the lens surfaces 66a and 66b are provided on the
In the above description, it has been explained that the shape accuracy of the
また、各々のレンズ面66a,66bを同一の面に形成する場合に第二レンズ面66bが占めていた2つの第一レンズ面66aの間の領域を使って、2つの第一レンズ面66a相互の離間距離を大きく確保できる。このため、各々のレンズ面66a,66bを同一の面に形成する場合よりもレンズ部品を大型化させることなく、該離間距離を大きく設定できる。
同様に、各々のレンズ面66a,66bを同一の面に形成する場合に第二レンズ面66bが占めていた2つの第一レンズ面66aの間の領域を使って、第一レンズ面66aの有効径を大きくできる。このため、各々のレンズ面66a,66bを同一の面に形成する場合よりもレンズ部品を大型化させることなく、第一レンズ面66aの有効径を大きく設定できる。
In addition, when the lens surfaces 66a and 66b are formed on the same surface, the region between the two
Similarly, when each of the lens surfaces 66a and 66b is formed on the same surface, the area between the two
さらに、その光軸方向の一方側から第一レンズ面66aおよび第二レンズ面66bを透視的に見たときに、第一レンズ面66aと第二レンズ面66bの一部が互いに重なり合うように形成してもよい。このような構成によれば、該方向から見たときのレンズ部品60を、各々のレンズ面66a,66bを同一の面に形成する場合よりも小型化することができる。
Furthermore, when the
また、図5に示したように、第一レンズ面66aは直線状に配列されている。この配列方向を第一レンズ面66aの配列方向としたときに、第一レンズ面66aの配列方向について第一レンズ面66aの間に第二レンズ面66bが設けられている。これにより、配列方向と交差する方向についてレンズ部品60が大型化しない。このように、その光軸方向の一方側から第一レンズ面66aおよび第二レンズ面66bを透視的に見たときに現れる面が効率的に使われており、この方向から見たときのレンズ部品60の大きさが小さくされている。
Further, as shown in FIG. 5, the
また本実施形態に係るレンズ部品60においては、レンズ部品60に設けられた凹部63によって形成された空間が光透過部とされている。第一レンズ面66aは第一側面64から第二側面65側に突出する凸レンズである。第二レンズ面66bは第二側面65から第一側面64側に突出する凸レンズである。このようにレンズ部品60に凹部63を設けることによって、第一側面64と第二側面65が形成され、これらの第一側面64と第二側面65にそれぞれ第一レンズ面66aおよび第二レンズ面66bを形成することができる。つまり、第一レンズ面66aと第二レンズ面66bを形成する面を、凹部63によって簡単に確保できるため、レンズ部品60の設計が容易になる。
In the
<第二実施形態>
図6は、第二実施形態に係るレンズ部品を備えた光モジュールの概略側面図である。図6の(a)と(b)とで異なる光路A3,A4の断面を示している。図7はレンズ部品80の上面図である。図6の(a)および(b)に示すように、本実施形態において、光モジュール1Aは、レンズ部品80と、素子側レンズ部品90とを備えている。光モジュール1Aも第一実施形態と同様に4チャンネルの光路を有している(図7参照)。
<Second embodiment>
FIG. 6 is a schematic side view of an optical module including the lens component according to the second embodiment. 6A and 6B show different cross sections of the optical paths A3 and A4. FIG. 7 is a top view of the
レンズ部品80および素子側レンズ部品90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80および素子側レンズ部品90の射出成形用材料としては、各種の透明材料が使用可能である。透明材料としては、例えば、PEI(ポリエーテルイミド)などを用いることができる。
The
素子側レンズ部品90は、受発光素子52とレンズ部品80とを光学的に接続する部品である。素子側レンズ部品90は、結合レンズ面91、素子側レンズ面92、反射面93を有する。
The element
結合レンズ面91は、レンズ部品80に対向する結合レンズ形成面91aに設けられている。結合レンズ面91は、回路基板24と平行な光軸を有する。素子側レンズ面92は、受発光素子52と対向する付加レンズ形成面92aに設けられている。素子側レンズ面92は、回路基板24と直交する光軸を有する。反射面93は、結合レンズ面91の光軸と素子側レンズ面92の光軸の交点に設けられ、結合レンズ面91と素子側レンズ面92とを光学的に接続する。
The coupled
レンズ部品80は、光ファイバ心線7(第一光学要素の一例)と、素子側レンズ部品90(第二光学要素の一例)とを光学的に接続する。レンズ部品80は、略直方体状の本体部81と、直方体の向かい合う面に設けられた第一レンズ面86aおよび第二レンズ面86bとを備えている。
The
直方体状の本体部81が光透過部に該当する。本体部81の光ファイバ心線7側の面が第一側面84である。この第一側面84に複数の第一レンズ面86aが設けられている。第一レンズ面86aは第一側面84から光ファイバ心線7側に突出する凸レンズである。
本体部81の素子側レンズ部品90側の面が第二側面85である。この第二側面85に複数の第二レンズ面86bが設けられている。第二レンズ面86bは第二側面85から素子側レンズ部品90側に突出する凸レンズである。
The rectangular parallelepiped
A surface on the element
図8は、第二レンズ面86bの光軸方向から見たレンズ部品80の側面図である。図8に示すように、第一レンズ面86aおよび第二レンズ面86bの光軸方向の一方側から透視的に第一レンズ面86aおよび第二レンズ面86bを見たときに、第二レンズ面86bが第一レンズ面86aの間に位置している。第一レンズ面86aと第二レンズ面86bは直線状に配列されており、それぞれが交互に配置されている。
FIG. 8 is a side view of the
この光モジュール1Aにおける光の伝わり方を説明する。
光ファイバ心線7から受光素子52に伝わる光は図6の(a)および図7に示した光路A3を通過する。光ファイバ心線7により伝送されてきた光は光ファイバ心線7の端面から拡散しながら出射される。この拡散光はレンズ部品80の第一側面84に入射して屈折されて本体部81を透過し、第二レンズ面86bにより平行光とされてレンズ部品80から出射される。この平行光は図6の(a)に示したように素子側レンズ部品90の結合レンズ面91により屈折され、反射面93によって素子側レンズ面92に向けて反射され、素子側レンズ面92により屈折されて受光素子52に集光される。このようにして光ファイバ心線7から受光素子52に光が伝わる。
The way of transmission of light in the
The light transmitted from the
発光素子52から光ファイバ心線7に伝わる光は図6の(b)および図7に示した光路A4を通過する。図6の(b)に示したように、発光素子52からの光は素子側レンズ部品90に向けて拡散しながら出射される。この拡散光は素子側レンズ面92により屈折され、反射面93によって結合レンズ面91に向けて反射され、結合レンズ面91によって平行光とされてレンズ部品80に入射して、本体部81を透過する。この平行光はレンズ部品80の第一レンズ面86aによって屈折され、光ファイバ心線7の端面に集光される。
このようにしてレンズ部品80は、光ファイバ心線7と、素子側レンズ部品90とを光接続している。
The light transmitted from the
In this way, the
(効果)
このような第二実施形態に係るレンズ部品によっても、図8に示したように、第一レンズ面86aおよび第二レンズ面86bの光軸方向の一方側から透視的に第一レンズ面86aおよび第二レンズ面86bを見たときに、第二レンズ面86bが第一レンズ面86aの間に位置している。このため、各々のレンズ面86a,86bを同一の面に形成する場合に第二レンズ面86bが占めていた2つの第一レンズ面86aの間の領域を、レンズ面が形成されない領域Sとして確保することができる。この領域Sの分を使って、レンズ部品80が大型化することなく、複数の第一レンズ面86aの離間距離を大きく確保し、あるいは、第一レンズ面86aの有効径を大きく設計することができる。
(effect)
Also with such a lens component according to the second embodiment, as shown in FIG. 8, the
さらに、図9に示したように、その光軸方向の一方側から第一レンズ面86aおよび第二レンズ面86bを透視的に見たときに、第一レンズ面86aと第二レンズ面86bの一部が互いに重なり合うように形成してもよい。このような構成によれば、該方向から見たときのレンズ部品80を、各々のレンズ面86a,86bを同一の面に形成する場合よりも小型化することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 9, when the
また図8や図9に示したように、第一レンズ面86aは直線状に配列されている。この配列方向を第一レンズ面86aの配列方向としたときに、第一レンズ面86aの配列方向について第一レンズ面86aの間に第二レンズ面86bが設けられている。これにより、その光軸方向の一方側から第一レンズ面86aおよび第二レンズ面86bを透視的に見たときの空間を効率的に使って、レンズ部品80が小型化されている。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the
また、本実施形態に係るレンズ部品80においては、光透過部は透明樹脂で形成された本体部81である。第一レンズ面86aは第一側面84から光ファイバ心線7側に突出する凸レンズである。第二レンズ面86bは第二側面85から素子側レンズ部品90側に突出する凸レンズである。
第一レンズ面86aを形成する金型と第二レンズ面86bを形成する金型とを組み合わせて樹脂成形することにより、レンズ部品80を容易に形成できる。また相異なる第一側面84と第二側面85にそれぞれ第一レンズ面86aおよび第二レンズ面86bが設けられているため、レンズ部品80を樹脂成形する際に、それぞれのレンズ面86a,86bを形成するための金型を抜きやすい。
Further, in the
The
<変形例>
次に、第一レンズ面および第二レンズ面の配置が異なる各種の変形例について、レンズ部品80を用いて説明する。
(変形例1)
図10は、変形例1に係るレンズ部品の第一側面側から見た正面図である。
上述した第二実施形態では、レンズ部品80の側面視で、第一レンズ面86aと第二レンズ面86bとが直線上に配列された例を説明したが、本発明はこの例に限られない。図10に示すように、直線的に配列された第一レンズ面86aに対して、該直線Lから外れた位置であって2つの第一レンズ面86aの間に第二レンズ面86bを配置してもよい。第一レンズ面86aの配列方向の寸法を短くすることができる。
<Modification>
Next, various modified examples in which the arrangement of the first lens surface and the second lens surface are different will be described using the
(Modification 1)
FIG. 10 is a front view of a lens component according to Modification 1 as viewed from the first side surface side.
In the second embodiment described above, an example in which the
上述した第二実施形態では、レンズ部品80の側面視で、第一レンズ面86aと第二レンズ面86bとが交互に配置された例を説明したが、本発明はこの例に限られない。図11に示すように、直線上に2つの第二レンズ面86bと1つの第一レンズ面86aとがこの順で配列されるように設けてもよい。
In the second embodiment described above, the example in which the
上述した第二実施形態および変形例では、第一レンズ面86aと第二レンズ面86bとを直線的に配列させた例を説明したが、本発明はこの例に限られない。図12に示したように、第一レンズ面86aを格子状に配列させ、該格子の隙間に第二レンズ面86bを配置してもよい。換言すれば、図12に示した面について、第一レンズ面86aの上下左右に第二レンズ面86bが隣接するように、第一レンズ面86aと第二レンズ面86bとを配置してもよい。
In the second embodiment and the modification described above, the example in which the
〈設計例〉
上述した第二実施形態について、有効径に関するレンズ部品80の設計手法を具体的に説明する。図13の(a)は参考例に係るレンズ部品の上面図である。図13の(b)は第二実施形態に係るレンズ部品80の上面図である。図14は、図13の(b)に示したレンズ部品80の拡大図である。
<Design example>
The design method of the
図13の(a)は、本発明とは異なる参考例に係るレンズ部品100の上面図である。図示したように、各チャンネルに対応したレンズ面101が一つの側面102だけに形成されているので、各レンズ面101は隣同士で接した配置となる。このレンズ部品100を射出成形で形成する場合、レンズ面101が接して配置されているので、レンズ面101を形成する金型の加工が難しい。このため、形状精度の高いレンズ面101を備えたレンズ部品100の製造が難しい。
FIG. 13A is a top view of a
図13(a)に示すように、一つの側面102だけにレンズ面101が形成されたレンズ部品100では、形状が設計通りできている補償値を考慮すると、実際のレンズ面101の直径に対して、レンズ面101の有効径は1以下の係数aを掛けた値(一般的にはa=0.85)に制限される。このため、各チャンネルの光軸間隔Pに対し、レンズ面101が形成されている領域はレンズ面の直径Pの範囲となるが、実質的なレンズ面101の範囲、すなわちレンズ面101の有効径はa×Pの範囲となる。
As shown in FIG. 13A, in the
これに対して、図13(b)に示す本実施形態のレンズ部品80においては、第二のレンズ面の直径をP1、第一のレンズ面の直径をP2とすると、上述したように同一面上の隣り合うレンズ面の間の領域Sを使って、P1およびP2を大きく設定することができるので、(P1+P2)>2Pとすることができる。この場合のレンズ面の有効径の平均はa×(P1+P2)/2である。つまり、レンズ面の有効径の平均a×(P1+P2)/2は、a×Pより大きくなる。図13の本実施形態のレンズ部品80によれば、図13の(a)に示した参考例のレンズ部品100よりも、レンズ面の有効径を大きく設定することができる。
On the other hand, in the
本実施形態のレンズ部品80では、上述したように、光ファイバ心線7から出射した光がレンズ径P1の第二レンズ面86bに入射され、略コリメートの光がレンズ径P2の第一レンズ面86aにより集光される。その光が、光ファイバ心線7に入射される。
In the
光ファイバ心線7としてマルチモード光ファイバを用いた場合、通常、マルチモード光ファイバからの出射光は、そこに至るまでの伝送路の状態などにより、最大開口数NAで出射される可能性がある。そこでレンズ部品80は、最大開口数NAを想定して設計される。一方、組立誤差などを考慮して、設計上の光ファイバ心線への入射開口数NAは、光ファイバ心線の開口数NAより小さい角度(例えば0.7×NA)になるように、レンズ部品80が設計される。
When a multimode optical fiber is used as the optical
このため、第二レンズ面86b側に第一レンズ面86aよりも幅の広い光路を確保しておくことが好ましく、P1>P2であることが望ましい。この場合、第二レンズ面86bのレンズ面の主点はレンズ内に存在し、第一レンズ面86aのレンズ面の主点はほぼレンズ面上になる。そのため、第二レンズ面86bのレンズ面の焦点距離f1と第一レンズ面86aのレンズ面の焦点距離f2の関係はf1>f2となる。
For this reason, it is preferable to secure an optical path wider than the
図14に、第二レンズ面86bを通過する光のビーム幅P1´と、第一レンズ面86aを通過する光のビーム幅P2´と、各種パラメータの関係を示した。レンズ面の有効径はビーム幅よりも大きく設定する必要があるので、a×P1>P1´、a×P2>P2´とする必要がある。また、ビームが空間内で重ならないようにするために、P1´+P2´<2×Pとする必要がある。
FIG. 14 shows the relationship between the beam width P1 ′ of the light passing through the
図14の例では第一レンズ面86aを通過する光のビーム幅P2´が小さく図示されているので、(P1+P2)>2Pなる構造をとる必要がないように思われる。しかし、実際には公差などにより、ビーム幅P1´、P2´を大きく見積もって設計する必要があり、(P1+P2)>2Pなる構造は効果を発揮する。
In the example of FIG. 14, since the beam width P2 ′ of the light passing through the
なお、このようなビーム幅であれば、図13の(a)に示す参考例のレンズ部品100でも、レンズ面の大きさを工夫すればレンズ部品を小型にできるようにも考えられる。しかしこの場合には、第一レンズ面86aを通過する光の光ファイバ心線への入射開口数NAが小さくなる。幾何光学的には、入射開口数NAと入射面での像のサイズは反比例の関係にあり(ラグランジュの不変則)、入射開口数NAが小さくなった分、光ファイバ心線の入射位置での像サイズが大きくなり、結合効率が低下する。
With such a beam width, it is conceivable that the
図15は本発明の第二実施形態を適用して作製した実施例に係るレンズ部品の各種寸法を示している。本実施例のレンズ部品は、4チャンネルの構成で、光ファイバ心線への入射チャンネルと光ファイバ心線からの出射チャンネルとが交互に配置されている。第二レンズ面の焦点距離は0.58mm、第一レンズ面の焦点距離は0.34mmとされる。4チャンネルでの実質的な有効径は0.85×2×(0.32+0.25)=0.97mmであり、レンズ径=チャンネル間隔Pとした場合の有効径0.85×4×0.25=0.85mmより大きくとれる。また、左側の第二側面には各レンズ間に0.17mmの平面部分が存在し、右側の第一側面には各レンズ間に0.25mmの平面部分が存在する。このため、このような形状のレンズ部品を容易に製造することができる。 FIG. 15 shows various dimensions of a lens component according to an example manufactured by applying the second embodiment of the present invention. The lens component of this embodiment has a four-channel configuration, and an incident channel to the optical fiber core and an output channel from the optical fiber core are alternately arranged. The focal length of the second lens surface is 0.58 mm, and the focal length of the first lens surface is 0.34 mm. The effective effective diameter of the four channels is 0.85 × 2 × (0.32 + 0.25) = 0.97 mm, and the effective diameter is 0.85 × 4 × 0. More than 25 = 0.85 mm. In addition, a 0.17 mm flat portion exists between the lenses on the left second side surface, and a 0.25 mm flat portion exists between the lenses on the right first side surface. For this reason, a lens component having such a shape can be easily manufactured.
7:光ファイバ心線(第一光学要素,光ファイバ)、52:受発光素子(第二光学要素)、60,80:レンズ部品、63:凹部(光透過部)、64,84:第一側面、65,85:第二側面、66a,86a:第一レンズ面、66b,86b:第二レンズ面、71:孔部、A:光路 7: Optical fiber core wire (first optical element, optical fiber), 52: Light emitting / receiving element (second optical element), 60, 80: Lens component, 63: Recessed part (light transmitting part), 64, 84: First Side surface, 65, 85: second side surface, 66a, 86a: first lens surface, 66b, 86b: second lens surface, 71: hole, A: optical path
Claims (7)
前記第一光学要素と前記第二光学要素の間の光路上に設けられた光透過部と、
前記光透過部の前記第一光学要素側の面である第一側面に設けられた複数の第一レンズ面と、
前記光透過部の前記第二光学要素側の面である第二側面に設けられ、前記第一レンズ面とは異なる光路を構成する少なくとも一つの第二レンズ面と、を有し、
前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面は前記第一レンズ面の間に位置している、レンズ部品。 A lens component for optically connecting the first optical element and the second optical element,
A light transmission portion provided on an optical path between the first optical element and the second optical element;
A plurality of first lens surfaces provided on a first side surface which is a surface on the first optical element side of the light transmitting portion;
At least one second lens surface that is provided on a second side surface that is a surface on the second optical element side of the light transmitting portion, and that forms an optical path different from the first lens surface;
When the first lens surface and the second lens surface are seen transparently from one side of the optical axis direction of the first lens surface, the second lens surface is located between the first lens surfaces. There are lens parts.
前記第一レンズ面は前記第一側面から第一光学要素側に突出する凸レンズであり、
前記第二レンズ面は前記第二側面から第二光学要素側に突出する凸レンズである、請求項1から3のいずれか一項に記載のレンズ部品。 The light transmission part is formed of a transparent resin,
The first lens surface is a convex lens protruding from the first side surface to the first optical element side,
4. The lens component according to claim 1, wherein the second lens surface is a convex lens protruding from the second side surface toward the second optical element. 5.
前記第一レンズ面は前記第一側面から第二光学要素側に突出する凸レンズであり、
前記第二レンズ面は前記第二側面から第一光学要素側に突出する凸レンズである、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のレンズ部品。 The light transmission portion is a space formed by a recess provided in the lens component,
The first lens surface is a convex lens protruding from the first side surface to the second optical element side,
4. The lens component according to claim 1, wherein the second lens surface is a convex lens protruding from the second side surface toward the first optical element. 5.
第一光学要素としての光ファイバと、
第二光学要素としての受発光素子と、を備え、
第一レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数は、第二レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数より小さい、光モジュール。 The lens component according to any one of claims 1 to 6,
An optical fiber as a first optical element;
A light emitting / receiving element as a second optical element,
An optical module in which a numerical aperture of the optical fiber coupled to the first lens surface is smaller than a numerical aperture of the optical fiber coupled to the second lens surface.
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