JP2016133740A - レンズ間調整方法および光電混載基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】光素子とフェルールとの間における光損失の低減を図るレンズ間調整方法を提供する。
【解決手段】光電混載基板１００は、光を出射する光素子１１３と、光ファイバ１５０のフェルール１３０と、レンズ１２１，１２２と、を備える。レンズ１２１は、光素子１１３から出射された光をコリメートする。また、レンズ１２１は、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する。レンズ１２２は、レンズ１２１によってコリメートされた光をフェルール１３０に集約する。また、レンズ１２２は、レンズ１２１の複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する複数の被嵌合部を有する。
【選択図】図１
【解決手段】光電混載基板１００は、光を出射する光素子１１３と、光ファイバ１５０のフェルール１３０と、レンズ１２１，１２２と、を備える。レンズ１２１は、光素子１１３から出射された光をコリメートする。また、レンズ１２１は、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する。レンズ１２２は、レンズ１２１によってコリメートされた光をフェルール１３０に集約する。また、レンズ１２２は、レンズ１２１の複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する複数の被嵌合部を有する。
【選択図】図１
Description
本発明は、レンズ間調整方法および光電混載基板に関する。
従来、面発光素子を接着した基板上にアライメント用のガイド溝を設け、このガイド溝と適合する突起状の構造およびガイドピンを有するアライメント治具を用いて、ガイドピン穴を有するパッケージにシリコン基板を実装する技術が知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。
また、多心光部品において、レンズアレイを含む光モジュールと光ファイバアレイとの位置合わせ手段として、調心固定されたガイドピンとそれに嵌合するガイドピン挿入孔とを用いる技術が知られている（たとえば、下記特許文献２参照。）。
しかしながら、上述した従来技術では、たとえば発光素子や受光素子などの光素子とフェルールとの間に複数のレンズを設ける場合に、複数のレンズの間隙によってレンズ間の調整が困難となり、光素子とフェルールとの間における光損失が大きくなる場合がある。
１つの側面では、本発明は、光素子とフェルールとの間における光損失の低減を図ることができるレンズ間調整方法および光電混載基板を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、発光素子から出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズにおける前記複数の嵌合部と、前記第１レンズによってコリメートされた光を集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する形状の複数の被嵌合部を有する第２レンズにおける前記複数の被嵌合部と、をそれぞれ嵌合させることにより、前記発光素子から出射された光が前記第１レンズおよび前記第２レンズを介して光ファイバのフェルールに集約するように前記第１レンズおよび前記第２レンズの位置を調整するレンズ間調整方法および光電混載基板が提案される。
また、本発明の別の側面によれば、光ファイバのフェルールから出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズにおける前記複数の嵌合部と、前記第１レンズによってコリメートされた光を集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する形状の複数の被嵌合部を有する第２レンズにおける前記複数の被嵌合部と、をそれぞれ嵌合させることにより、前記フェルールから出射された光が前記第１レンズおよび前記第２レンズを介して受光素子に集約するように前記第１レンズおよび前記第２レンズの位置を調整するレンズ間調整方法および光電混載基板が提案される。
本発明の一側面によれば、光素子とフェルールとの間における光損失の低減を図ることができるという効果を奏する。
以下に図面を参照して、本発明にかかるレンズ間調整方法および光電混載基板の実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態）
（実施の形態にかかる光電混載基板）
図１は、実施の形態にかかる光電混載基板の一例を示す正面図である。図１に示すように、実施の形態にかかる光電混載基板１００は、プレート１０１と、光／電混在ボード１０２と、ソケット１０３と、フィン１０５と、マイクロＩＣ１１１と、ドライバＩＣ１１２と、を備える。また、光電混載基板１００は、光素子１１３と、レンズ１２１，１２２と、フェルール１３０と、光ファイバ１５０と、を備える。
（実施の形態にかかる光電混載基板）
図１は、実施の形態にかかる光電混載基板の一例を示す正面図である。図１に示すように、実施の形態にかかる光電混載基板１００は、プレート１０１と、光／電混在ボード１０２と、ソケット１０３と、フィン１０５と、マイクロＩＣ１１１と、ドライバＩＣ１１２と、を備える。また、光電混載基板１００は、光素子１１３と、レンズ１２１，１２２と、フェルール１３０と、光ファイバ１５０と、を備える。
図１において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、それぞれ光／電混在ボード１０２の実装面と平行な方向であって、互いに直交する方向である。Ｚ軸方向は、光／電混在ボード１０２の実装面と直交する方向である。すなわち、図１においては、Ｘ軸は奥行方向、Ｙ軸は横方向、Ｚ軸は縦方向である。
プレート１０１は、光電混載基板１００の筐体の一面（たとえば底面）である。また、プレート１０１は、光／電混在ボード１０２の熱を放散させる放熱部材であってもよい。光／電混在ボード１０２は、光素子および電気回路が混在して設けられるマザーボードである。たとえば、光／電混在ボード１０２はＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：プリント回路基板）である。光／電混在ボード１０２におけるＸＹ平面と平行な実装面にソケット１０３が設けられている。
ソケット１０３は、電気回路等を保持する。また、ソケット１０３は、バンプおよび光／電混在ボード１０２の電気配線１０４を介して、光／電混在ボード１０２に設けられた他の回路と電気的に接続する。たとえば、ソケット１０３は、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）ソケットである。ソケット１０３は、マイクロＩＣ１１１、ドライバＩＣ１１２および光素子１１３を保持する。フィン１０５は、ソケット１０３に設けられた各電気回路の熱を放散させる放熱フィンである。
マイクロＩＣ１１１は、ソケット１０３を介して光／電混在ボード１０２に接続されている。マイクロＩＣ１１１は、ドライバＩＣ１１２を制御する制御回路である。マイクロＩＣ１１１には、たとえばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などのデジタル回路を用いることができる。
ドライバＩＣ１１２は、ソケット１０３を介して光／電混在ボード１０２に接続されている。ドライバＩＣ１１２は、光素子１１３へ駆動電流を供給することにより光素子１１３を駆動する駆動回路である。ドライバＩＣ１１２による光素子１１３への駆動電流の供給は、マイクロＩＣ１１１からの制御により行われる。
光素子１１３は、ドライバＩＣ１１２から供給される駆動電流に応じた光を発振して出射する面発光の発光素子である。また、光素子１１３は、Ｚ軸のマイナス方向、すなわち光／電混在ボード１０２へ向けて光を出射するように設けられている。光素子１１３は、１つの発光素子であってもよいし、たとえばＸ軸方向に複数の発光素子が配列された発光素子アレイであってもよい。光素子１１３には、たとえばＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：垂直共振器面発光レーザ）などのレーザダイオードを用いることができる。
レンズ１２１は、たとえばソケット１０３に設けられることにより、光素子１１３との間の相対位置が調整される。そして、レンズ１２１は、光素子１１３から出射された光をコリメートしてレンズ１２２へ出射する。レンズ１２２は、フェルール１３０に設けられることにより、フェルール１３０との間の相対位置が調整される。そして、レンズ１２２は、レンズ１２１から出射された光をフェルール１３０の光入射部へ集約（集光）する。
フェルール１３０は、光ファイバ１５０の端部に設けられ、光／電混在ボード１０２に接続する接続部である。また、フェルール１３０は、光／電混在ボード１０２に設けられた開口部１０６にＺ軸方向に挿入され、バネ機構１４１および留め具１４２によって光／電混在ボード１０２に固定されている。そして、フェルール１３０は、レンズ１２２により集約された光を光ファイバ１５０のコアに結合させる。これにより、光素子１１３から出射された光が光ファイバ１５０により伝送される。
光素子１１３が１個の発光素子である場合は、フェルール１３０および光ファイバ１５０には、たとえば１芯のフェルールおよび光ファイバを用いることができる。光素子１１３が発光素子アレイである場合は、フェルール１３０および光ファイバ１５０には、たとえば複数芯のフェルールおよび光ファイバを用いることができる。
（光素子とフェルールの間の各レンズ）
図２は、光素子とフェルールの間の各レンズの一例を示す正面図である。図２において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２に示すように、光素子１１３の側のレンズ１２１は、本体部２１０と、レンズ部２１１と、凸部２３１，２３２と、を有する。レンズ部２１１および凸部２３１，２３２は、たとえば、本体部２１０とともに同一の材料により一体形成されたガラスやプラスチックなどの透明部材である。この場合に、たとえば、ガラスやプラスチックなどの透明部材の型形成によりレンズ１２１を形成することができる。
図２は、光素子とフェルールの間の各レンズの一例を示す正面図である。図２において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図２に示すように、光素子１１３の側のレンズ１２１は、本体部２１０と、レンズ部２１１と、凸部２３１，２３２と、を有する。レンズ部２１１および凸部２３１，２３２は、たとえば、本体部２１０とともに同一の材料により一体形成されたガラスやプラスチックなどの透明部材である。この場合に、たとえば、ガラスやプラスチックなどの透明部材の型形成によりレンズ１２１を形成することができる。
光２０１は、光素子１１３からレンズ１２１へ出射される光である。レンズ部２１１は、光素子１１３から出射されて本体部２１０を透過した光をコリメートしてレンズ１２２へ出射する。光２０２は、レンズ部２１１からレンズ１２２へ出射される光である。図２に示す例では、レンズ部２１１を本体部２１０におけるレンズ１２２の側に設ける構成であるが、レンズ部２１１を本体部２１０における光素子１１３の側に設ける構成としてもよい。
凸部２３１，２３２は、本体部２１０におけるレンズ１２２の側に設けられた位置合わせおよび間隙調整のためのピンであって、レンズ１２２の凹部２６１，２６２と嵌合する嵌合部である。図２に示す例では、凸部２３１，２３２は、レンズ１２２に向かって凸の四角錐の形状である。
フェルール１３０の側のレンズ１２２は、本体部２４０と、レンズ部２４１と、凹部２６１，２６２と、を有する。レンズ部２４１および凹部２６１，２６２は、たとえば、本体部２４０とともに一体形成されたガラスやプラスチックなどの透明部材である。この場合に、たとえば、ガラスやプラスチックなどの透明部材の型形成によりレンズ１２２を形成することができる。
レンズ部２４１は、レンズ１２１から出射されて本体部２４０を透過した光をフェルール１３０の光入射部へ集約する。光２０３は、レンズ部２４１からフェルール１３０へ出射される光である。図２に示す例では、レンズ部２４１を本体部２４０におけるフェルール１３０の側に設ける構成であるが、レンズ部２４１を本体部２４０におけるレンズ１２１の側に設ける構成としてもよい。
凹部２６１，２６２は、本体部２４０におけるレンズ１２１の側に設けられた穴であって、レンズ１２１の凸部２３１，２３２と嵌合する被嵌合部である。すなわち、凹部２６１，２６２は、凸部２３１，２３２とそれぞれ嵌合する、凸部２３１，２３２の形状に対して相補な形状である。図２に示す例では、凹部２６１，２６２は、レンズ１２１の凸部２３１，２３２の先端に対応する四角錐の形状である。
凹部２６１，２６２に対してそれぞれ凸部２３１，２３２の先端が嵌合することによりレンズ１２１とレンズ１２２との間の相対位置が決まる。レンズ１２１とレンズ１２２との間の相対位置には、たとえば、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向、Ｚ軸を中心とする回転方向、Ｙ軸を中心とする回転方向、Ｘ軸を中心とする回転方向の各相対位置が含まれる。
図１に示す例においては、光／電混在ボード１０２に設けられた開口部１０６を介してフェルール１３０がＺ軸方向に接続する構成である。これにより、面発光の光素子１１３から垂直に出射された光を、たとえばミラーなどを用いて光路変換を行わなくてもフェルール１３０へ入射させることができる。これにより、たとえばミラーなどを用いることによる光損失を抑えることができる。
また、フェルール１３０が光／電混在ボード１０２に設けられた開口部１０６を介してＺ軸方向に接続することにより、レンズ１２１，１２２の位置関係の視認が困難になる場合がある。これに対して、レンズ１２２の凹部２６１，２６２に対してそれぞれレンズ１２１の凸部２３１，２３２の先端が嵌合することによりレンズ１２１，１２２との間の相対位置を精度よく調整することができる。これにより、光素子１１３とフェルール１３０との間における光損失を抑えることができる。
また、レンズ１２１，１２２を組み合わせて用いることにより、光素子１１３とフェルール１３０との間で光をコリメート光にし、光素子１１３とフェルール１３０の距離を柔軟に設計することが可能になる。
なお、レンズ１２１，１２２とは、互いに嵌合していればよく、たとえば互いに接着されていなくてもよい。
（光素子側のレンズ）
図３Ａは、光素子側のレンズの一例を示す斜視図である。図３Ｂは、光素子側のレンズの一例を示す下面図である。図３Ｃは、光素子側のレンズの一例を示す正面図である。図３Ｄは、光素子側のレンズの一例を示す側面図である。図３Ａ〜図３Ｄにおいて、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図３Ａは、光素子側のレンズの一例を示す斜視図である。図３Ｂは、光素子側のレンズの一例を示す下面図である。図３Ｃは、光素子側のレンズの一例を示す正面図である。図３Ｄは、光素子側のレンズの一例を示す側面図である。図３Ａ〜図３Ｄにおいて、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図３Ａ〜図３Ｄに示す例では、光素子１１３の側のレンズ１２１は、１２個のレンズ部（レンズ部２１１〜２２２）と、４個の凸部（凸部２３１〜２３４）と、を有する。この場合に、光素子１１３は、たとえば１２個の発光素子が配列された発光素子アレイである。レンズ部２１１〜２２２は、発光素子アレイから出射される光をそれぞれコリメートしてレンズ１２２へ出射する。凸部２３１〜２３４は、レンズ部２１１〜２２２が設けられる本体部２１０の面の４隅の付近にそれぞれ設けられている。
なお、レンズ１２１が１２個のレンズ部（レンズ部２１１〜２２２）を備える場合について説明したが、レンズ１２１のレンズ部の数は１２に限らず、光素子１１３に含まれる発光素子に対応する数のレンズ部を設ければよい。
また、レンズ１２１の各レンズ部が一列に配列される場合について説明したが、レンズ１２１の各レンズ部の配列方法はこれに限らず、光素子１１３に含まれる発光素子の配列に対応していればよい。
（フェルール側のレンズ）
図４Ａは、フェルール側のレンズの一例を示す斜視図である。図４Ｂは、フェルール側のレンズの一例を示す上面図である。図４Ｃは、フェルール側のレンズの一例を示す正面図である。図４Ｄは、フェルール側のレンズの一例を示す側面図である。図４Ａ〜図４Ｄにおいて、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４Ａ〜図４Ｄに示すように、フェルール１３０の側のレンズ１２２は、１２個のレンズ部（レンズ部２４１〜２５２）と、４個の凹部（凹部２６１〜２６４）と、を有する。図４Ａはレンズ１２２の上面側の斜視図を示しており、レンズ部２４１〜２５２を図示していないが、図４Ｂ〜図４Ｄに示すように、レンズ１２２の下面にはレンズ部２４１〜２５２が設けられている。
図４Ａは、フェルール側のレンズの一例を示す斜視図である。図４Ｂは、フェルール側のレンズの一例を示す上面図である。図４Ｃは、フェルール側のレンズの一例を示す正面図である。図４Ｄは、フェルール側のレンズの一例を示す側面図である。図４Ａ〜図４Ｄにおいて、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４Ａ〜図４Ｄに示すように、フェルール１３０の側のレンズ１２２は、１２個のレンズ部（レンズ部２４１〜２５２）と、４個の凹部（凹部２６１〜２６４）と、を有する。図４Ａはレンズ１２２の上面側の斜視図を示しており、レンズ部２４１〜２５２を図示していないが、図４Ｂ〜図４Ｄに示すように、レンズ１２２の下面にはレンズ部２４１〜２５２が設けられている。
レンズ部２４１〜２５２は、レンズ１２１のレンズ部２１１〜２２２（図３Ａ〜図３Ｄ参照）から出射される光をそれぞれフェルール１３０の光入射部へ集約する。この場合は、フェルール１３０の光入射部は、たとえばフェルール１３０の１２個の芯の端部である。凹部２６１〜２６４は、本体部２１０の上面における、図３Ａ〜図３Ｄに示した凸部２３１〜２３４とそれぞれ嵌合する位置にそれぞれ設けられている。
（各レンズの間隔の調整）
図５は、各レンズの間隔の調整の一例を示す図である。図５において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。一例として、レンズ１２１の本体部２１０と、レンズ１２２の本体部２４０と、の間隔（Ｚ軸方向の距離）を１００［μｍ］に調整する場合について説明する。
図５は、各レンズの間隔の調整の一例を示す図である。図５において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。一例として、レンズ１２１の本体部２１０と、レンズ１２２の本体部２４０と、の間隔（Ｚ軸方向の距離）を１００［μｍ］に調整する場合について説明する。
この場合に、たとえば、図５の左側に示すように、各凸部（たとえば図５に示す凸部２３１，２３２）高さを２００［μｍ］に設計する。各凸部の高さは、各凸部の先端と、本体部２１０のうちの各凸部が設けられた面と、の間の距離（各凸部の高さ）である。また、各凹部（たとえば図５に示す凹部２６１，２６２）の深さを１００［μｍ］に設計する。各凹部の深さは、各凹部の底部と、本体部２４０のうちの各凹部が設けられた面と、の間の距離（各凹部の深さ）である。
これにより、レンズ１２１の各凸部の先端にレンズ１２２の各凹部を嵌合させると、図５の右側に示すように、レンズ１２１の本体部２１０と、レンズ１２２の本体部２４０と、の間隔（Ｚ軸方向の距離）を１００［μｍ］とすることができる。
このように、レンズ１２１における光を透過させる部分と、レンズ１２２における光を透過させる部分と、の間の距離を、レンズ１２１の凸部２３１，２３２およびレンズ１２２の凹部２６１，２６２のそれぞれの寸法により調整することができる。
ここで、凸部２３１，２３２は本体部２１０と一体形成されており、凹部２６１，２６２は本体部２４０と一体形成されているため、凸部２３１，２３２および凹部２６１，２６２のそれぞれの寸法は精度よく調整可能である。このため、レンズ１２１における光を透過させる部分と、レンズ１２２における光を透過させる部分と、の間の距離を精度よく調整することができる。
（光素子側のレンズの変形例１）
図６Ａは、光素子側のレンズの変形例１を示す斜視図である。図６Ｂは、フェルール側のレンズの変形例１を示す斜視図である。図６Ａ，図６Ｂにおいて、それぞれ図３Ａ，図４Ａに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。光素子１１３の側のレンズ１２１およびフェルール１３０の側のレンズ１２２は、それぞれ図６Ａ，図６Ｂに示す形状としてもよい。
図６Ａは、光素子側のレンズの変形例１を示す斜視図である。図６Ｂは、フェルール側のレンズの変形例１を示す斜視図である。図６Ａ，図６Ｂにおいて、それぞれ図３Ａ，図４Ａに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。光素子１１３の側のレンズ１２１およびフェルール１３０の側のレンズ１２２は、それぞれ図６Ａ，図６Ｂに示す形状としてもよい。
すなわち、図３Ａ〜図３Ｄおよび図４Ａ〜図４Ｄに示した例ではレンズ１２１に４個の凸部（凸部２３１〜２３４）を設ける場合について説明したが、図６Ａに示すように、レンズ１２１に２個の凸部（凸部２３１，２３３）を設ける構成としてもよい。この場合は、図６Ｂに示すように、レンズ１２２に、凸部２３１，２３３の先端が嵌合する２個の凹部（凹部２６１，２６３）を設ける構成とすることができる。
また、レンズ１２１の凸部およびレンズ１２２の凹部は、４個や２個に限らず、たとえば３個や５個以上としてもよい。レンズ１２１の凸部およびレンズ１２２の凹部をそれぞれ複数設けることにより、レンズ１２１，１２２の各方向における相対位置を精度よく調整することができる。
（光素子側のレンズの変形例２）
図７Ａは、光素子側のレンズの変形例２を示す斜視図である。図７Ｂは、フェルール側のレンズの変形例２を示す斜視図である。図７Ａ，図７Ｂにおいて、それぞれ図３Ａ，図４Ａに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。光素子１１３の側のレンズ１２１およびフェルール１３０の側のレンズ１２２は、それぞれ図７Ａ，図７Ｂに示す形状としてもよい。
図７Ａは、光素子側のレンズの変形例２を示す斜視図である。図７Ｂは、フェルール側のレンズの変形例２を示す斜視図である。図７Ａ，図７Ｂにおいて、それぞれ図３Ａ，図４Ａに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。光素子１１３の側のレンズ１２１およびフェルール１３０の側のレンズ１２２は、それぞれ図７Ａ，図７Ｂに示す形状としてもよい。
すなわち、図３Ａ〜図３Ｄおよび図４Ａ〜図４Ｄに示した例ではレンズ１２１に四角錐の凸部２３１〜２３４を設ける場合について説明したが、図７Ａに示すように、レンズ１２１に円錐の凸部２３１〜２３４を設ける構成としてもよい。この場合は、図７Ｂに示すように、レンズ１２２に、凸部２３１〜２３４の先端にそれぞれ嵌合する円錐の凹部２６１〜２６４を設ける構成とすることができる。
また、レンズ１２１の凸部およびレンズ１２２の凹部は、四角錐や円錐の形状に限らず、たとえば三角錐、半球など、各種の形状とすることができる。このように、レンズ１２１の凸部を先端に近いほど細くなる形状とし、これに嵌合するようにレンズ１２２の凹部を底部に近いほど細くなる形状とすることにより、レンズ１２１，１２２の間の嵌合を容易にすることができる。ただし、レンズ１２１の凸部およびレンズ１２２の凹部は、これらの形状に限らず、円柱、三角柱、四角柱などの形状としてもよい。
（光素子側のレンズの変形例３）
図８Ａは、光素子側のレンズの変形例３を示す斜視図である。図８Ｂは、フェルール側のレンズの変形例３を示す斜視図である。図８Ａ，図８Ｂにおいて、それぞれ図３Ａ，図４Ａに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。光素子１１３の側のレンズ１２１およびフェルール１３０の側のレンズ１２２は、それぞれ図８Ａ，図８Ｂに示す形状としてもよい。
図８Ａは、光素子側のレンズの変形例３を示す斜視図である。図８Ｂは、フェルール側のレンズの変形例３を示す斜視図である。図８Ａ，図８Ｂにおいて、それぞれ図３Ａ，図４Ａに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。光素子１１３の側のレンズ１２１およびフェルール１３０の側のレンズ１２２は、それぞれ図８Ａ，図８Ｂに示す形状としてもよい。
すなわち、図３Ａ〜図３Ｄおよび図４Ａ〜図４Ｄに示した例ではレンズ１２１に凸部２３１〜２３４を設け、レンズ１２２に凹部２６１〜２６４を設ける構成について説明したが、レンズ１２１，１２２の間で凸部と凹部の少なくとも一部を入れ替えてもよい。図８Ａ，図８Ｂに示す例では、レンズ１２１には凸部２３２，２３３および凹部２６１，２６４が設けられ、レンズ１２２には凸部２３１，２３４および凹部２６２，２６３が設けられている。
また、レンズ１２１の凸部およびレンズ１２２の凹部は、これらの構成に限らず、たとえば、レンズ１２１に凹部２６１〜２６４を設け、レンズ１２２に凸部２３１〜２３４を設ける構成としてもよい。
図６Ａ〜図８Ｂに示した各変形例は、組み合わせて実現してもよい。たとえば、図６Ａ，図６Ｂに示したように凸部および凹部をそれぞれ２個としつつ、図７Ａ，図７Ｂに示したように凸部および凹部の形状を円錐としてもよい。また、図７Ａ，図７Ｂに示したように凸部および凹部の形状を円錐としつつ、図８Ａ，図８Ｂに示したようにレンズ１２１，１２２の間で凸部と凹部の少なくとも一部を入れ替えた構成としてもよい。
また、各凸部のＺ軸方向の長さ（高さ）や形状が同一である場合について説明したが、各凸部の高さや形状は一定でなくてもよい。この場合は、各凹部のＺ軸方向の長さ（深さ）や形状を、各凸部と嵌合するように設計すればよい。
（実施の形態にかかる光電混載基板の変形例１）
図９は、実施の形態にかかる光電混載基板の変形例１を示す正面図である。図９において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図９に示す光電混載基板１００においては、フェルール１３０が、光／電混在ボード１０２におけるソケット１０３に対してＹ軸方向から接続されている。
図９は、実施の形態にかかる光電混載基板の変形例１を示す正面図である。図９において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図９に示す光電混載基板１００においては、フェルール１３０が、光／電混在ボード１０２におけるソケット１０３に対してＹ軸方向から接続されている。
この場合は、光／電混在ボード１０２に開口部を設けなくてもフェルール１３０を接続することができる。光素子１１３は、Ｚ軸のプラス方向に光を出射するように設けられる。また、光素子１１３から出射される光が入射角４５度で入射する位置にミラー９１１が設けられる。ミラー９１１は、光素子１１３からＺ軸のプラス方向に出射された光を反射させ、Ｙ軸方向に出射する。レンズ１２１は、ミラー９１１から出射された光をコリメートしてレンズ１２２へ出射する。
図９に示す構成においても、レンズ１２１の嵌合部（たとえば凸部２３１，２３２）とレンズ１２２の嵌合部（たとえば凹部２６１，２６２）とを嵌合させることで、レンズ１２１，１２２の間の相対位置を調整することができる。
（実施の形態にかかる光電混載基板の変形例２）
図１０は、実施の形態にかかる光電混載基板の変形例２を示す正面図である。図１０において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、光電混載基板１００は、図１に示した光素子１１３およびドライバＩＣ１１２に代えて、光素子１００１および受信回路１００２を備える。
図１０は、実施の形態にかかる光電混載基板の変形例２を示す正面図である。図１０において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、光電混載基板１００は、図１に示した光素子１１３およびドライバＩＣ１１２に代えて、光素子１００１および受信回路１００２を備える。
光ファイバ１５０は、光電混載基板１００の外部からの光を伝送してフェルール１３０へ出射する。フェルール１３０は、光ファイバ１５０から出射された光をレンズ１２２へ出射する。レンズ１２２は、フェルール１３０から出射された光をコリメートしてレンズ１２１へ出射する。レンズ１２１は、レンズ１２２から出射された光を光素子１００１の受光部へ集約する。
光素子１００１は、レンズ１２１によって集約された光を受光し、受光した光に応じた電気信号を受信回路１００２へ出力する受光素子である。光素子１００１は、１つの受光素子であってもよいし、複数の受光素子が配列された受光素子アレイであってもよい。受信回路１００２には、フォトダイオードを用いることができる。
受信回路１００２は、光素子１００１から出力された電気信号をアナログからデジタルに変換してマイクロＩＣ１１１へ出力する。マイクロＩＣ１１１は、受信回路１００２から出力されたデジタルの電気信号に基づく処理を行う。
図１０に示す構成においても、レンズ１２１，１２２には、上述した各形状を適用することができる。これにより、レンズ１２１の嵌合部（たとえば凸部２３１，２３２）とレンズ１２２の嵌合部（たとえば凹部２６１，２６２）とを嵌合させることで、レンズ１２１，１２２の間の相対位置を調整することができる。
また、図１０に示す構成において、図９に示したようにフェルール１３０を光／電混在ボード１０２におけるソケット１０３に対してＹ軸方向から接続する構成としてもよい。
（レンズの凸部の先端の形状）
図１１は、レンズの凸部の先端の形状の一例を示す正面図である。図１１において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１１に示すように、凸部２３１の先端１１０１を球面としてもよい。これにより、レンズ１２１とレンズ１２２とを嵌合させる際に、凸部２３１の先端１１０１が凹部２６１または凹部２６１の周辺を削ることを防止することができる。このため、レンズ１２２の破損や、レンズ１２１，１２２の間の相対位置のずれの発生を抑えることができる。
図１１は、レンズの凸部の先端の形状の一例を示す正面図である。図１１において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１１に示すように、凸部２３１の先端１１０１を球面としてもよい。これにより、レンズ１２１とレンズ１２２とを嵌合させる際に、凸部２３１の先端１１０１が凹部２６１または凹部２６１の周辺を削ることを防止することができる。このため、レンズ１２２の破損や、レンズ１２１，１２２の間の相対位置のずれの発生を抑えることができる。
図２に示した凸部２３１の先端の形状について説明したが、図２に示した凸部２３２や、図３Ａ〜図３Ｄ，図６Ａ，図７Ａ，図８Ａに示した凸部２３１〜２３４の先端の形状についても同様である。
このように、実施の形態によれば、レンズ１２１の嵌合部（たとえば凸部２３１，２３２）とレンズ１２２の被嵌合部（たとえば凹部２６１，２６２）とを嵌合させることにより、レンズ１２１，１２２の間の相対位置を調整することができる。これにより、たとえば光素子１１３（たとえば図１参照）から出射された光がフェルール１３０に集約するように、レンズ１２１，１２２の間の相対位置を精度よく調整することができる。このため、光素子１１３とフェルール１３０との間における、レンズ１２１，１２２の位置ずれや間隙のずれに起因する光損失を抑えることができる。
または、フェルール１３０から出射された光が光素子１００１に集約するように、レンズ１２１，１２２の間の相対位置を精度よく調整することができる。このため、フェルール１３０と光素子１００１の間における、レンズ１２１，１２２の位置ずれや間隙のずれに起因する光損失を抑えることができる。
以上説明したように、レンズ間調整方法および光電混載基板によれば、光素子とフェルールとの間における光損失の低減を図ることができる。
たとえば、近年、サーバやスーパーコンピュータなどに使用されるプリント基板における高速化および高密度化が進み、従来の電気的な配線による相互接続では信号の遅延、減衰、干渉などにより十分な特性が得られなくなってきた。これに対して、プリント基板上で電気信号を光信号に変換し光導波路を使用して伝搬させる技術が用いられている。たとえば、光信号を伝搬させる光路変換部を含む光導波路は、プリント基板の表裏層に貼り付けることで配置される。
このような光伝送において、たとえば、ＶＣＳＥＬなどの発光素子から出射された光をミラーにより９０度光路変換し、光ファイバにて伝搬させる構成が考えられる。しかし、電気信号の高速化に伴い、受光素子における光電変換に要する光パワーがより大きくなり、従来使用されていた光路変換部での光損失も無視できなくなってきた。
また、電気信号の高速化に伴い、受光部の径は２０〜３０［μｍ］程度まで小さくすることを要し、光をこの受光部に効率よく受光させるにはレンズ間（光モジュールとＭＴフェルールとの間）の位置合わせが重要となる。しかし、光をコリメートしてレンズ間で伝搬させる際は、レンズ間にはある程度の間隙を要し、この間隙があるため、レンズ同士の位置合わせが困難であった。
これに対して、たとえば図１に示した光電混載基板１００によれば、光素子１１３に対して、レンズ１２１，１２２を介して直接（ミラーを介さずに）フェルール１３０を接続する構成であるため、光路変換部の損失を小さくすることができる。
また、レンズ１２１の凸部２３１〜２３４とレンズ１２２の凹部２６１〜２６４をそれぞれ嵌合させることにより、レンズ１２１，１２２の間の相対位置のずれを抑えることができる。たとえば、レンズ１２１，１２２の間のＸＹ平面上の相対位置やレンズ１２１とレンズ１２２との間隙を設計値通りに調整し、該相対位置や間隙の設計値からのずれに起因する光損失を抑えることができる。このため、光素子１１３とフェルール１３０との間の光学系を精度よく調整し、光素子１１３とフェルール１３０との間で低損失な光伝送が可能になる。
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）発光素子から出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズにおける前記複数の嵌合部と、
前記第１レンズによってコリメートされた光を集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する形状の複数の被嵌合部を有する第２レンズにおける前記複数の被嵌合部と、
をそれぞれ嵌合させることにより、前記発光素子から出射された光が前記第１レンズおよび前記第２レンズを介して光ファイバのフェルールに集約するように前記第１レンズおよび前記第２レンズの位置を調整する、
ことを特徴とするレンズ間調整方法。
前記第１レンズによってコリメートされた光を集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する形状の複数の被嵌合部を有する第２レンズにおける前記複数の被嵌合部と、
をそれぞれ嵌合させることにより、前記発光素子から出射された光が前記第１レンズおよび前記第２レンズを介して光ファイバのフェルールに集約するように前記第１レンズおよび前記第２レンズの位置を調整する、
ことを特徴とするレンズ間調整方法。
（付記２）前記複数の嵌合部および前記複数の被嵌合部の少なくとも一方に含まれる凸部は、先端に近いほど細くなる形状であり、
前記複数の嵌合部および前記複数の被嵌合部の少なくとも一方に含まれる凹部は、底部に近いほど細くなる形状である、
ことを特徴とする付記１に記載のレンズ間調整方法。
前記複数の嵌合部および前記複数の被嵌合部の少なくとも一方に含まれる凹部は、底部に近いほど細くなる形状である、
ことを特徴とする付記１に記載のレンズ間調整方法。
（付記３）前記複数の嵌合部および前記複数の被嵌合部の少なくとも一方に含まれる凸部の先端は球面であることを特徴とする付記２に記載のレンズ間調整方法。
（付記４）前記第１レンズにおける前記光を透過させる部分と、前記第２レンズにおける前記光を透過させる部分と、の間の距離を、前記複数の嵌合部および前記複数の被嵌合部のそれぞれの寸法により調整することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載のレンズ間調整方法。
（付記５）前記第１レンズは、前記複数の嵌合部を含めて一体形成された透明部材であり、
前記第２レンズは、前記複数の被嵌合部を含めて一体形成された透明部材である、
ことを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載のレンズ間調整方法。
前記第２レンズは、前記複数の被嵌合部を含めて一体形成された透明部材である、
ことを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載のレンズ間調整方法。
（付記６）前記発光素子は、前記発光素子が設置された基板に設けられた開口部へ向けて前記光を出射し、
前記フェルールは、前記発光素子が前記光を出射する方向と平行に、前記開口部を介して前記基板に設けられる、
ことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載のレンズ間調整方法。
前記フェルールは、前記発光素子が前記光を出射する方向と平行に、前記開口部を介して前記基板に設けられる、
ことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載のレンズ間調整方法。
（付記７）光ファイバのフェルールから出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズにおける前記複数の嵌合部と、
前記第１レンズによってコリメートされた光を集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する形状の複数の被嵌合部を有する第２レンズにおける前記複数の被嵌合部と、
をそれぞれ嵌合させることにより、前記フェルールから出射された光が前記第１レンズおよび前記第２レンズを介して受光素子に集約するように前記第１レンズおよび前記第２レンズの位置を調整する、
ことを特徴とするレンズ間調整方法。
前記第１レンズによってコリメートされた光を集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する形状の複数の被嵌合部を有する第２レンズにおける前記複数の被嵌合部と、
をそれぞれ嵌合させることにより、前記フェルールから出射された光が前記第１レンズおよび前記第２レンズを介して受光素子に集約するように前記第１レンズおよび前記第２レンズの位置を調整する、
ことを特徴とするレンズ間調整方法。
（付記８）発光素子と、
光ファイバのフェルールと、
前記発光素子から出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズと、
前記第１レンズによってコリメートされた光を前記フェルールに集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する複数の被嵌合部を有する第２レンズと、
を備えることを特徴とする光電混載基板。
光ファイバのフェルールと、
前記発光素子から出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズと、
前記第１レンズによってコリメートされた光を前記フェルールに集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する複数の被嵌合部を有する第２レンズと、
を備えることを特徴とする光電混載基板。
（付記９）光ファイバのフェルールと、
受光素子と、
前記フェルールから出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズと、
前記第１レンズによってコリメートされた光を前記受光素子に集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する複数の被嵌合部を有する第２レンズと、
を備えることを特徴とする光電混載基板。
受光素子と、
前記フェルールから出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズと、
前記第１レンズによってコリメートされた光を前記受光素子に集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する複数の被嵌合部を有する第２レンズと、
を備えることを特徴とする光電混載基板。
１００ 光電混載基板
１０１ プレート
１０２ 光／電混在ボード
１０３ ソケット
１０４ 電気配線
１０５ フィン
１０６ 開口部
１１１ マイクロＩＣ
１１２ ドライバＩＣ
１１３，１００１ 光素子
１２１，１２２ レンズ
１３０ フェルール
１４１ バネ機構
１４２ 留め具
１５０ 光ファイバ
２１０，２４０ 本体部
２１１〜２２２，２４１〜２５２ レンズ部
２３１〜２３４ 凸部
２６１〜２６４ 凹部
９１１ ミラー
１００２ 受信回路
１１０１ 先端
１０１ プレート
１０２ 光／電混在ボード
１０３ ソケット
１０４ 電気配線
１０５ フィン
１０６ 開口部
１１１ マイクロＩＣ
１１２ ドライバＩＣ
１１３，１００１ 光素子
１２１，１２２ レンズ
１３０ フェルール
１４１ バネ機構
１４２ 留め具
１５０ 光ファイバ
２１０，２４０ 本体部
２１１〜２２２，２４１〜２５２ レンズ部
２３１〜２３４ 凸部
２６１〜２６４ 凹部
９１１ ミラー
１００２ 受信回路
１１０１ 先端
Claims (7)
- 発光素子から出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズにおける前記複数の嵌合部と、
前記第１レンズによってコリメートされた光を集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する形状の複数の被嵌合部を有する第２レンズにおける前記複数の被嵌合部と、
をそれぞれ嵌合させることにより、前記発光素子から出射された光が前記第１レンズおよび前記第２レンズを介して光ファイバのフェルールに集約するように前記第１レンズおよび前記第２レンズの位置を調整する、
ことを特徴とするレンズ間調整方法。 - 前記複数の嵌合部および前記複数の被嵌合部の少なくとも一方に含まれる凸部は、先端に近いほど細くなる形状であり、
前記複数の嵌合部および前記複数の被嵌合部の少なくとも一方に含まれる凹部は、底部に近いほど細くなる形状である、
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ間調整方法。 - 前記複数の嵌合部および前記複数の被嵌合部の少なくとも一方に含まれる凸部の先端は球面であることを特徴とする請求項２に記載のレンズ間調整方法。
- 前記第１レンズにおける前記光を透過させる部分と、前記第２レンズにおける前記光を透過させる部分と、の間の距離を、前記複数の嵌合部および前記複数の被嵌合部のそれぞれの寸法により調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレンズ間調整方法。
- 光ファイバのフェルールから出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズにおける前記複数の嵌合部と、
前記第１レンズによってコリメートされた光を集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する形状の複数の被嵌合部を有する第２レンズにおける前記複数の被嵌合部と、
をそれぞれ嵌合させることにより、前記フェルールから出射された光が前記第１レンズおよび前記第２レンズを介して受光素子に集約するように前記第１レンズおよび前記第２レンズの位置を調整する、
ことを特徴とするレンズ間調整方法。 - 発光素子と、
光ファイバのフェルールと、
前記発光素子から出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズと、
前記第１レンズによってコリメートされた光を前記フェルールに集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する複数の被嵌合部を有する第２レンズと、
を備えることを特徴とする光電混載基板。 - 光ファイバのフェルールと、
受光素子と、
前記フェルールから出射された光をコリメートする第１レンズであって、凸部および凹部の少なくとも一方を含む複数の嵌合部を有する第１レンズと、
前記第１レンズによってコリメートされた光を前記受光素子に集約する第２レンズであって、前記第１レンズにおける前記複数の嵌合部とそれぞれ嵌合する複数の被嵌合部を有する第２レンズと、
を備えることを特徴とする光電混載基板。
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