JP2017003828A - レンズ部材、レンズ部材の製造方法、通信モジュール、レンズアレイおよび光源モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】既製のガラスレンズに、このガラスレンズを基板に実装する際に基準となる平面である基準面を有する実装部を付加したレンズ部材およびこのレンズ部材の製造方法を提供する。
【解決手段】レンズ部材１は、既に真球加工されたガラスボールレンズ２と、このガラスボールレンズ２に設けられた樹脂からなる実装部１３とを備える。実装部１３は、ガラスボールレンズ２が配置された金型内に流動可能な状態の樹脂を流入させて成形されている。この実装部１３には、ガラスボールレンズ２を表面実装する場合に、実装面に当接する基準面３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ部材、レンズ部材の製造方法、通信モジュール、レンズアレイおよび光源モジュールに関する。

光通信用のレンズには、例えば、レーザーダイオードと、光ファイバの端部が搭載された基板（例えば、シリコンベンチ）上に表面実装されて、レーザーダイオードから出力される光を光ファイバに集光するものなどが知られている。

このようなレンズには、一般的に樹脂レンズではなく、ガラスレンズが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１では、ガラスレンズの外周形状が四角となるスクエアレンズを用いている。基板（例えば、シリコンベンチ等）上に表面実装する上では、レンズの外周に平面（基準面）があることが好ましい。すなわち、基板のレンズを搭載する搭載面（基板上の平面）に、レンズの外周の平面を当接させるように載置することにより、レンズを基板の搭載面に安定して配置することができる。また、レンズの光軸と平面との配置関係が決まっていて、平面が基準面となっていれば、搭載面に基準面を当接させるだけで、光軸の基板からの距離などが決まることになる。したがって、基板の搭載面にスクエアレンズを、例えば、紫外線硬化樹脂等を用いて容易に接着固定することができる。

また、既に成形された上述のスクエアレンズ以外の非球面ガラスレンズに、ダイシング、ポリッシング等の後加工により基準面を設けることも行われている。

また、研磨加工のボールレンズを用いる場合に、ステンレス材を切削加工することにより設けられた鏡筒や、ニッケル合金をプレス加工した缶等に当該ボールレンズを低融点ガラスで封止する方法が知られており、この場合に、これら鏡筒や缶を介してボールレンズを基板に実装することになる。

特開２００８−１５０２６５号公報

ところで、上述のような光通信用装置では、コストダウンと、ダウンサイジングとが求められている。成形だけでガラススクエアレンズを製造する場合の方が、研磨を必要とするガラスレンズを製造する場合に比較して、基準面の作成まで含めて、コスト的に有利であるが、更なるコストの低減が求められている。

ここで、ガラスボールレンズ用途のガラス材料には、高融点のものがあり、ガラス材料によっては、成形だけでガラスレンズとすることが困難であり、ガラスレンズとするのに研磨を必要とするものも多い。この研磨を必要とするガラスボールレンズの場合には、真球状に研磨するのに基準面があると邪魔になるので、上述のスクエアレンズのように成形時に基準面を設けることが困難であり、研磨されて製造されたガラスレンズに、上述のダイシングやポリッシング等の後加工により基準面を設けることになり、コストの低減が困難であった。現状では、成形ではなく、真球加工されたガラスボールを、光学部品であるガラスボールレンズとして、基板に表面実装することを意図した製品は市場にないが、暫定評価目的として、ガラスボール全体にＡＲコート膜を成膜した製品が存在する。

また、ダウンサイジングにおいては、上述の鏡筒や缶を用いるガラスボールレンズの場合に、鏡筒や缶がダウンサイジングの邪魔になり、小型化が困難である。現状でも、サイズ上の問題で鏡筒や缶にガラスボールレンズを取り付けたレンズ部材を用いることが困難な小型化された製品がある。
この場合に、鏡筒や缶を用いずに、基板に断面Ｖ字状のＶ溝を設けて、真球状の球面レンズ（ボールレンズ）を直接表面実装することも可能だが、ボールレンズのように完全回転対象形となっていると、基板に設置して固定されるまで、光学的指向性が定まらない状態となり、柔軟にボールレンズを利用する事が困難であった。

例えば、上述のようにＡＲコートをボールレンズの表面に施す場合に、ボールレンズの実際に光が入射される面と出射される面とが基板に実装するまで確定していないので、ボールレンズの全面にＡＲコートを施す必要がある。この場合、ボールレンズを基板に実装するために、ボールレンズを取り扱う際に、全面に施されたＡＲコートを避けて取り扱うことができないので、例えば、ＡＲコートを傷つける虞がある。この場合に、ボールレンズの光の入射や出射に使われる部分にＡＲコートの傷が配置されてしまうと、歩留まりの低下を招いたり、光学特性の劣化を招いたりする虞がある。なお、例えば、上述のガラススクエアレンズや、鏡筒や缶を用いる場合には、ＡＲコートが必要とされる面が明らかであり、かつ、ガラスレンズを表面実装する前にＡＲコートを施しても、その部分を避けてレンズを取り扱うことが可能である。
すなわち、ボールレンズを鏡筒や缶に封止しないで単体で用いることは、実装時のハンドリング、自動実装への対応、基板への接着時のハンドリング等の観点から実用的ではない。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、既製のガラスレンズに、このガラスレンズを取り付けるための実装部（成形体）を付加したレンズ部材、レンズ部材の製造方法、通信モジュール、レンズアレイおよび光源モジュールを提供することを目的とする。さらに、ガラスレンズとしてボールレンズを用いた際にボールレンズ自体に起因して必然的に発生する球面収差を抑制する光通信モジュールおよびこの光通信モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のレンズ部材は、既に作成されたガラスレンズと、当該ガラスレンズに当該ガラスレンズとは異なる材料からなり、前記ガラスレンズが配置された型内に流動可能な状態の前記材料を流入させて固めることにより設けられた実装部とを備え、前記実装部には、前記ガラスレンズを表面実装する場合に、実装面に当接する基準面が設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、ガラスレンズは、例えば、球面レンズや非球面レンズであっても、基本的にガラスレンズとして成形や研磨（真球加工を含む）等により製造され、ダイシングやポリッシング等の後加工を行わずに、ガラスレンズ単体として、できるだけコストがかからないように設計や製造されたレンズを用いることができる。

また、実装部としては、例えば、金型（型）内に上述のガラスレンズを固定した状態で、樹脂を射出成形することにより製造されたものや、型内に上述のガラスレンズを固定した状態で、流動性のあるゾル化前またはゾル化後の材料を型内に流入させて、ゾル−ゲル法によりガラスやセラミックとして製造されるものが考えられる。これらの場合に、実装部は、ガラスレンズと異なる材料からなる。実装部は、レンズ部材使用時に、光が入射、および出射する部分を露出した状態で、ガラスレンズから外れない程度にガラスレンズを覆うように設けられる。例えば、ガラスレンズの一部が内部に含まれた状態の軸方向に短い柱状に設けられ、ほぼ柱状の実装部の外周面に平面状の基準面が設けられる。

ゾルーゲル法では、型内に例えば溶液状または溶液からゾル化したゾル状の材料を注入した後に、材料が溶液状の場合には、材料をゾル化した後にゲル化させ、また、材料がゾル状の場合には、材料をゲル化させ、さらに比較的低温（例えば１００度以下）での加熱によりゲルを乾燥させるものであってもよい。この場合も、例えば、ゾル−ゲル法で製造されたガラスやセラミックにより低コストに基準面を有する実装部をガラスレンズと一体に設けることが可能になる。

本発明の前記構成において、前記実装部は、少なくとも前記ガラスレンズ表面の光線透過領域を覆うレンズ部を有していることが好ましい。
このような構成によれば、ガラスレンズの球面収差の低減を図ることができる。すなわち、レンズ部の一面をガラスレンズ表面に密着させ、他面にはガラスレンズに起因する球面収差を補正する非球面形状を設定することにより、光学系の球面収を低減することができる。
また、レンズ部はガラスレンズの入射面あるいは出射面のいずれか一方に設けるのが好ましいが、両面に設けてもよい。レンズ部は、レンズ部材に実際に光を入射させる際に入射面あるいは出射面のうちのＮＡが大きい面、たとえばレーザー光照射側に設けるのが好ましい。レンズ面は樹脂で構成されているため温度変化により焦点位置が変化し光学特性が劣化するという現象が発生するが、このように構成することにより、光束が平行光に近い側に樹脂によるレンズ面が設けられることになり、光学特性の劣化を抑制できる。

本発明の前記構成において、前記ガラスレンズを光軸から垂直な方向から見た場合に円形となっていることが好ましい。
このような構成によれば、例えば、実装部をプレスモールディングで製造する場合、金型のキャビティ内に配置されたガラスレンズをキャビティ内で加圧して成形するので、回転対照で外形が円形状である方が、成形精度を向上することができる。

本発明の前記構成において、前記ガラスレンズがボールレンズであることが好ましい。

このような構成によれば、ガラスボールレンズの製造コストの低減を図ることができる。すなわち、真円度にもよるが、例えば、ベアリングのボール等を作成するための一般的な真球加工により、ガラスボールレンズを製造した場合に、ガラスボールレンズに係るコストを低減することができる。すなわち、真球加工が基本的に研磨加工であっても、一度に多くのガラスボールを加工可能であり、成形された非球面レンズなどをガラスレンズとして用いた場合より、レンズ部材の製造コストを低減することができる。

また、本発明の前記構成において、前記実装部が前記ガラスレンズの一部を含む多角形柱状に形成され、前記実装部の断面多角形状の外周面を構成する３つ以上の平面のうちの少なくとも１つの前記平面と前記ガラスレンズの表面とが近接することにより、前記実装部の肉厚が薄くなる部分に当該平面から前記ガラスレンズの表面に至る孔が形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、例えば、実装部を断面正方形状の四角筒状の部材とした場合に、断面の正方形の各辺の長さをガラスレンズの直径に近づけた場合に、実装部の外周の４つの外周面となる平面のそれぞれにガラスレンズの表面が近接して、実装部に肉厚が薄くなる部分が生じる。この部分の肉厚が薄くなりすぎると、強度が低下し、肉厚が薄くなった部分が、例えば、破れるように壊れて、ガラスレンズから剥がれてしまう虞がある。

そこで、肉厚が薄くなった部分に孔を設けることで、肉厚が薄くなる部分が無い構成とすることにより、実装部が、肉厚が薄くなった部分で壊れるのを防止できる。なお、この孔は、後加工ではなく、実装部を作成する際に設けておくことが好ましく、例えば、上述の平面に対応する型の内面にガラスレンズの表面に至る凸部を設け、前記凸部を取り除いた際に、孔が設けられる構造であることが好ましい。

また、上述の実装部の外周の平面の少なくとも１つは、基準面として、例えば、基板にレンズ部材を表面実装する際に基板の実装面に接着等により固定される部分である。この基準面に肉厚が薄く脆弱な部分があると、この部分を基板に接着した際にこの部分が壊れる虞があり、レンズ部材が基板から剥がれる原因になる虞がある。したがって、この部分が始めから無い構造とすることにより、レンズ部材が基板から脱落するのを抑制することができる。また、接着に際し、紫外線硬化樹脂を用いる場合に、孔内に紫外線効果樹脂を充填することで、樹脂量を増やして接着を強固にすることができる。また、この場合に、孔に充填された紫外線硬化樹脂が、基板の実装面と、ガラスレンズの表面との両方に接触した状態とすることで、基板とガラスレンズとを直接接着する構造とすることにより、接着をより強固なものにすることができる。

また、本発明の前記構成において、前記実装部の前記基準面と前記ガラスレンズの表面とが近接することにより、前記実装部の肉厚が薄くなる部分に前記基準面から前記ガラスボールレンズの表面に至る孔が形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、上述のように孔が形成される前記平面が前記基準面であった場合と同様に、基板の実装面に固定された基準面で実装部が壊れて、レンズ部材が基板から脱落するのを防止することができる。また、孔に接着剤を注入することで、使用する接着剤の量を多くして、接着を強固にできるとともに、孔内の接着剤により、ガラスレンズと、基板とを直接接着することが可能になる。なお、接着剤を紫外線硬化樹脂とした場合に、例えば、実装部のガラスレンズを介して対向する位置にある面にもガラスレンズに至る孔を設け、ガラスレンズを介して基準面の孔内の紫外線硬化樹脂に紫外線を当てられる構成となっていることが好ましい。

また、本発明の前記構成において、前記ガラスレンズの前記実装部内に配置される外面と、前記実装部の外面との間の最短距離が０．１ｍｍ以上であることが好ましい。

このような構成によれば、実装部の肉厚（ガラスレンズ外面と実装部外面との最短距離）の最も薄い部分を０．１ｍｍ以上とすることにより、十分な強度を得ることができる。なお、上述のように実装部のガラスレンズとの間で肉厚が薄くなる部分に上述のように孔を設けることにより、肉厚が０．１ｍｍより薄い部分がなくなるようにしてもよい。

本発明のレンズ部材は、ガラスレンズと、前記ガラスレンズの少なくとも一部が内部に収容された状態で成形され、前記ガラスレンズを支持する直方体状の成形体とを備え、
前記成形体には、当該成形体を他の部材に取り付ける取付面が設けられ、
前記成形体の６つの外面のうち互いに平行な少なくとも２つの前記外面が前記ガラスレンズに対する光入射面と光出射面であり、
前記光入射面と前記光出射面のいずれかには前記ガラスレンズの表面に前記成形体と一体成型された非球面形状を有するレンズ部が設けられていることを特徴とする。
本発明の前記構成において、ガラスレンズがボールレンズであることが好ましい。

また、本発明の通信モジュールは、上述のレンズ部材と、発光素子と、これらレンズ部材および発光素子が実装される基板とを備え、前記発光素子の光を、前記レンズ部材を介して光通信ケーブルに入射することを特徴とする。

このような構成によれば、上述のようなレンズ部材を用いて発光素子の光を光通信ケーブルの端面に集光して、光通信ケーブルに入射させることができるので、光通信モジュールの小型化や組立性の向上やコストダウンに寄与することができる。
なお、発光素子は、例えば、発光ダイオードや半導体レーザーである。また、光通信ケーブルは、例えば、光ファイバを用いたものである。

また、本発明のレンズアレイは、複数の球状のガラスレンズと、複数の前記ガラスレンズを所定の配列で並べた状態で、かつ、各ガラスレンそれぞれの少なくとも一部が内部に収容された状態で成形され、複数の前記ガラスレンズを支持する成形体とを備え、
前記複数のガラスレンズの少なくとも一面側には前記成形体と一体成型された非球面形状を有するレンズ部が設けられていることを特徴とする。

このような構成によれば、レンズアレイは、基本的に複数のガラスレンズを成形体で支持するようにしたものであり、１つのガラスレンズを成形体で支持する場合と同様の作用効果を得ることができる。また、各ガラスレンズの球面収差の低減を図ることができる。すなわち、レンズ部の一面を各ガラスレンズ表面に密着させ、他面にはガラスレンズに起因する球面収差を補正する非球面形状を設定することにより、複数の光学系の球面収を低減することができる。なお、成形体として例えば透明樹脂を用いることで、ガラスレンズへの光の入射またはガラスレンズからの光の出射を、成形体を介して行うものとしてもよく、例えば、各レンズの一個所だけが成形体から露出する構造であってもよい。例えば、板状のガラスに凸面を並べたレンズアレイと略同様の形状で略同様の機能を有するものとすることが可能であり、このようなレンズアレイに対してコストダウンを図ることができる。すなわち、板状のレンズアレイをガラスで成形したり、研磨したりする場合よりも、複数のガラスレンズを成形体で支持するようにしたレンズアレイの方が低コストに製造することができる。

また、本発明の光源モジュールは、上述のレンズアレイと、前記レンズアレイを介して光を照射する複数の発光素子とを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、例えば、ガラスレンズが縦横に並べて配列されたレンズアレイの成形体に発光素子を備える例えば光源装置を取り付けることにより、レンズアレイを介して発光素子の光を照射することができる。この場合にも上述のように例えば板状のガラスに凸面を並べたレンズアレイに対して、コストの低減を図ることができる。

また、レンズ部材の製造方法は、既に作成された前記ガラスレンズが配置された型内に、前記ガラスレンズと異なる材料からなり、かつ、流動性を有する材料を前記型に流入させて固めることにより、前記ガラスレンズを表面実装する際に実装面に当接する基準面と前記ガラスレンズ表面の光線透過領域を覆うレンズ部を有する実装部を設けることを特徴とする。

このような構成によれば、光学的な補正機能を有するレンズ部と実装面に表面実装するための基準面を一体成型することができ、量産性に優れた製造方法を提供可能である。

本発明によれば、基板に表面実装する際に、実装面に当接する基準面を有するレンズ部材において、型内に既に作成されたガラスレンズを配置するとともに、ガラスレンズと異なる材料を型内で固めることで、基準面（取付面）を有する実装部（成形体）を前記ガラスレンズに固定された状態に設けることができ、基準面を有するガラス部材の低コスト化と小型化を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態のレンズ部材を示す正面図である。 同、レンズ部材を示す側面図である。 同、レンズ部材を成形するための金型の概略を示す要部断面図である。 同、可動金型を取り除いた状態の金型の概略を示す要部平面図である。 同、金型を開いた状態の概略を示す要部断面図である。 同、可動金型を取り除いた状態で、かつ開いた状態の金型の概略を示す要部平面図である。 本発明の第２の実施の形態のレンズ部材を示す図であって、（ａ）が底面図であり、（ｂ）が平面図であり、（ｃ）が側面図であり、（ｄ）が正面図（背面図）である。 同、レンズ部材の孔１ａが形成されていない変形例を示す側面図である。 同、基板に実装されたレンズ部材を示す側面図である。 本発明の第３の実施の形態の光通信モジュールを示す正面図である。 同、光通信モジュールを示す側面図である。 同、光通信モジュールを成形するための金型の概略を示す要部断面図である。 同、可動金型を取り除いた状態の金型の概略を示す要部平面図である。 同、金型を開いた状態の概略を示す要部断面図である。 同、可動金型を取り除いた状態で、かつ開いた状態の金型の概略を示す要部平面図である。 同、基板に実装された光通信モジュールを示す側面図である。 本発明の第４の実施の形態の光通信モジュールを示す側面図である。 同、光通信モジュールの孔２５１ａが形成されていない変形例を示す側面図である。 本発明の第５の実施の形態の光通信モジュールを説明するための図である。 同、光通信モジュールを成形するための金型の概略を示す要部断面図である。 本発明の第３の実施の形態の光通信モジュールの光線透過図である。 本発明の第３の実施の形態の光通信モジュールの変形例の光線透過図である。 本発明の第６の実施の形態の通信モジュールを示す概略図の変形例の光線透過図である。 本発明の第７の実施の形態の通信モジュールを示す概略図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１および図２に示すように、レンズ部材１は、真球加工されたガラス製のボールレンズ（ガラスボールレンズ）２と、このボールレンズ２の一部が内部に入り込んだ状態で成形された樹脂製の実装部（成形体）１３とを備える。

ボールレンズ２は、例えば、ベアリングのボールなどと同様に周知の真球加工により、所定の真球度となるように加工されたものである。このような真球加工したガラスボールとしての既成品をボールレンズ２としてもよいし、指定した硝材からなるレンズ用ガラスを真球加工してボールレンズを製作するものとしてもよい。

また、ガラス製のボールレンズ２の真球度、硝材の種類、直径等は、任意に選択可能であり、レンズ部材１の用途、要求される光学性能、レンズ部材１を用いる製品のサイズ、コスト等に基づいて決定される。また、使用可能な硝材は、特に限定されず、各種硝材を使用可能である。このようなボールレンズ２は、光軸方向（ボールレンズ２の中心を通る直径方向）から見て円形である。

レンズ部材１の実装部１３は、基本的に直方体であり、ここでは、断面正方形の直方体である。言い方を変えれば、実装部１３は、断面正方形の軸方向に短い柱状であり、内部にボールレンズ２を略含むものである。実装部１３を、断面正方形の角柱状の部材として見た場合に、４つの外周面が同じ形状の長方形となり、これら４面に対して残りの２面が正面と背面となる。なお、正面を光が入射する面とし、背面を光が出射する面としてもよい。

この実装部１３を基板の実装面に実装する場合に、上述の外周の４つの面のうちの１つが底面となる基準面（取付面）３であり、その左右に基準面３に対して直角に配置される面が左右の側面５であり、残りの基準面３に平行な面が天面４となる。

また、この実施の形態では、実装部１３は、断面正方形の直方体であり、その中心にボールレンズ２の中心が配置されているので、柱の軸回りに回転させた際に４回対称の立体であり、４つの面（３，４，５）のいずれを基準面（底面：取付面）としてもよいし、いずれを天面としても側面としてもよい。

また、実装部１３の基準面３、天面４、左右の側面５のいずれにも、長方形の面の中心を中心とする略円柱状の孔１ａが形成されている。

また、実装部１３の軸方向（正面６の中央から背面７の中央を通る軸）の長さが、ボールレンズ２の直径より少し長くなっており、レンズ部材１を側面５側から見た場合に、その前後方向（正面６から背面７に至る方向）の長さが、その上下方向の（基準面（底面）３から天面４に至る方向）長さより短いが、前後方向の長さは、ボールレンズ２の直径より少し長くなっている。

実装部１３内にボールレンズ２が完全に埋まった状態とする。すなわち、ボールレンズ２の外面は、直方体状の実装部１３の６つの外面の内側に配置されることになる。実装部１３には、上述の孔１ａに加えて、レンズ部材１の正面６と背面７とには、それぞれ、ボールレンズ２の光が入射する面と、光が出射する面とを露出させるための孔６ａおよび孔７ａが設けられている。
すなわち、実装部１３の外面のうちの互いに平行な少なくとも２つの外面（正面６と背面７）に、ボールレンズ２の外面に至る孔が設けられていることにより、ボールレンズ２の外面の少なくとも２箇所が実装部１３から露出している。

孔６ａはレンズ部材１の実装部１３の正面６からボールレンズ２の表面（外面）に至るように設けられ、孔７ａはレンズ部材１の実装部１３の背面７からボールレンズ２の表面に至るように設けられている。これら孔６ａ，７ａの直径は、上述の孔１ａより大きいが、ボールレンズ２の直径よりは小さい。また、孔６ａの中心と、孔７ａの中心を結ぶ線分がボールレンズ２の中心を通るように配置されている。

本実施の形態において、実装部１３の正面と背面とは同じ形状となっており、どちらを正面または背面としてもよく、これら正面および背面から露出するボールレンズ２の二つの球面のうちのどちらを入射面としても出射面としてもよい。

実装部１３の孔６ａおよび孔７ａで露出するボールレンズ２の表面（球面）には、ＡＲコート膜が成膜されている。なお、実装部１３の中心と、ボールレンズ２の中心は、必ずしも一致する必要はなく、ずれていても良いが、基準面３とボールレンズ２の光軸との距離は、設定された距離となっている必要がある。また、実装部１３を構成する合成樹脂は、特に限定されるものではなく、周知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることができる。また、レンズ部材１が表面実装される基板を有する製品の製造において、半田のリフロー工程がある場合に、実装部１３の樹脂は、リフロー工程時の温度に耐える耐熱性を有する樹脂である必要がある。また、樹脂の色も、透明やその他の色であってもよいが、例えば、黒であってもよい。

このようなレンズ部材１によれば、実装部１３をガラス製のボールレンズ２と異なる材料でボールレンズ２が配置された型内で容易に製造することができる。また、実装部１３には、基板（他の部材）の実装面（被取付面）に当接させてレンズ部材１を載置可能とする基準面３があるので、例えば、自動表面実装装置にセットされた基板に接着剤が塗布されたレンズ部材１を自動で表面実装することができる。ボールレンズ２単体のように転がるようなことがなく、Ｖ溝を実装面に設けなくとも、レンズ部材１を基板に表面実装することができる。

また、ボールレンズ２は、必ずしもガラスレンズとして研磨する必要はなく、ベアリングのボールと同様の真球加工等により、多数のボールを一度に加工可能な方法を用いるので、低コストでガラス製の真球度の高いボールを用いることができる。この場合に、ボールレンズ２一つ一つのコストは、レンズを成形により形成する場合や、１つずつ研磨する場合に比較して低いものとなる。したがって、ボールレンズ２を製造した後に実装部１３の成形が必要であっても、基板に表面実装するレンズのコストダウンを図ることができる。

また、実装部１３は、ボールレンズ２が完全に埋め込まれるように、前後方向、左右方向、上下方向とも、ボールレンズ２の直径より少しだけ長くなるが、上述の鏡筒や缶にボールレンズを取り付けたものよりもかなり小型にすることが可能である。

また、レンズ部材１の小型化を図る際に、上述の実装部１３の断面の正方形の一辺の長さがボールレンズ２の直径に近づくことになるが、この際に、実装部１３の外周の各面（３，４，５）と、ボールレンズ２との間の距離が短くなり、実装部１３の各面（３，４，５）と、ボールレンズ２とが最も近づく部分で、実装部１３を構成する樹脂の厚みが薄くなってしまい、必要十分な強度が保てずに、脆弱な状態となる虞がある。例えば、強度的には、実装部１３において、ボールレンズ２の実装部１３内に配置される外面と、実装部１３の外面との間の最短距離（最も薄い肉厚）が０．１ｍｍ以上であることが好ましい。また、孔１ａに臨む実装部１３の肉厚が０．１ｍｍ以上であることが好ましい。

そこで、レンズ部材１の小型化を進める上では、各面（３，４，５）のボールレンズ２に近接する部分に、孔１ａを設けることにより、脆弱になる虞のある部分を取り除くことが好ましい。例えば、上述の最短距離としての実装部１３の肉厚が０．１ｍｍより薄くなる部分に孔１ａが設けられる構造とすることで、肉厚が０．１ｍｍより薄くならないようにできる。
これにより、レンズ部材１の小型化を図っても、実装部１３の薄くなった部分が壊れるのを防止できる。これにより、レンズ部材１の更なる小型化を図ることが可能になる。

また、実装面に当接する基準面３に孔１ａを設けた場合に、この孔１ａに例えば接着剤として紫外線硬化樹脂を充填するようにすれば、紫外線硬化樹脂により、孔１ａを介して直接基板とボールレンズ２とを接着することが可能になり、接着強度の向上を図ることができる。また、この際には、孔１ａ内に接着剤を充填することにより、接着剤の種類にもよるが、接着剤の量を増やして接着強度を高めることができる。

また、接着剤が紫外線硬化樹脂の場合に、基準面３とともに天面４にも孔１ａを形成することで、天面４の孔１ａから基準面３の孔１ａにボールレンズ２を介して紫外線を照射することが可能になり、レンズ部材１の基板への接着が容易になる。

なお、実装部１３の断面形状は、正方形に限られるものではなく、例えば、実装面からの天面４までの距離を短くするために、左右の側面５間の距離より天面４と基準面３との距離を短くしたり、左右幅を狭くするために、左右の側面５間の距離を天面４と基準面３との距離より短くしたりしてもよい。この場合に、各面（３，４，５）のうちの長い方の面だけに孔１ａを設けるものとしてもよい。

次に、本発明のレンズ部材１の製造方法を説明する。レンズ部材１の製造は、ボールレンズ２として、周知の真球加工により製造されたガラス製のボールであるガラスボールが用いられる。このガラスボールの外側に樹脂製の実装部１３を樹脂成形により製造する。樹脂成形としては、例えば、射出成形が用いられる。この際の射出成形においては、図３〜図６に概略を示す金型が用いられる。

金型は、樹脂が充填されて成形される空間としてキャビティ２２を構成するようになっており、一対の金型（固定金型２６．可動金型２７）と、その間に配置されるスライドコア２１とを備える。なお、スライドコア２１は、固定金型２６に対して、一方向に往復移動するように設けられているが、可動金型２７に往復移動自在に設けてもよい。

また、キャビティ２２は、キャビティ２２に樹脂を充填するランナ２４がゲートを介して接続されている。ランナ２４は、例えば、スライドコア２１に設けられており、キャビティ２２の外周の４つの角部のうちの１つの角部に接続されている。成形後にランナ２４で成形されたランナ部２４ａは、ゲートで成形性された部分を含めて、キャビティ２２に対応する実装部１３の角部で切断される。例えば、本実施の形態では、図１に示す切断面２５の位置でゲートにより成形された樹脂が切断される。この際に、ゲート痕（切断痕）が実装部１３の上述の４つの面（３．４．５）からなる外周面より外側に出ないようになっている。

また、固定金型２６には、ボールレンズ２に対応する球面を備えたボール受部２３が設けられ、このボール受部２３の球面上にボールレンズ２が載置される。ボールレンズ２とボール受部２３とは、球面で面接触し、ボール受部２３とボールレンズ２との間にキャビティ２２に充填された樹脂が入り込まないようになっている。このボール受部２３は、固定金型２６のキャビティ２２の底面を構成する部分から突出して形成されており、このボール受部２３により、レンズ部材１の実装部１３の正面（または背面）の孔６ａ（孔７ａ）を成形するようになっている。

また、スライドコア２１は、上述の実装部１３の４つの面（３，４，５）に対応して、４つ備えられ、それぞれ９０度ずつ異なる４つの方向に沿って往復動自在となっている。また、スライドコア２１の先端には、キャビティ２２の周囲の４つの壁面のうちの１つずつを構成する先端面３２を有するとともに、先端面３２には、実装部１３の外周の各面（３，４，５）の孔１ａを形成するための円柱凸部２９が設けられている。また、４つのスライドコア２１は、それぞれの先端面３２を近づけてこれら先端面３２によりキャビティ２２の４つの外面を構成するように最も前進させた閉じた位置と、樹脂成形後に実装部１３が成形されたレンズ部材１を離型して取り出す際に、成形された実装部１３の孔１ａから円柱凸部２９が完全に抜けた状態となるまで、４つのスライドコア２１が後退することになる。

可動金型２７は、スライドコア２１の部分を除いて、固定金型２６と、面対称となる同様の形状を有するもので、ボール受部２３を上下逆さにした形状のボール被覆部２８を備える。ボール被覆部２８は、ボール受部２３と同様にボールレンズ２に対応する球面を備え、この球面が可動金型２７を閉じた状態で、ボールレンズ２の球面に面接触するようになっており、ボール被覆部２８とボールレンズ２との間にキャビティ２２に充填された樹脂が入り込まないようになっている。このボール被覆部２８は、固定金型２６のキャビティ２２の底面を構成する部分から突出して形成されており、このボール被覆部２８により、レンズ部材１の実装部１３の正面（または背面）の孔６ａ（孔７ａ）を成形するようになっている。

このような金型による成形においては、まず、図５、図６に示すように、各スライドコア２１を矢印に沿って後退させるとともに、可動金型２７を矢印に沿って上昇させて、ボール受部２３の球面上にボールレンズ２を載せる。次に、スライドコア２１を前進させて、図３および図４に示すように、キャビティ２２の周囲をスライドコア２１の４つの先端面３２で囲んだ状態とするとともに、スライドコア２１の円柱凸部２９の先端面をボール受部２３に保持されたボールレンズ２に当接させる。

また、この際に可動金型２７を降下させて固定金型２６に近づける。この際に、キャビティ２２の上側が可動金型２７により閉じられるとともに、ボールレンズ２にボール被覆部２８が被せられた状態となる。これにより、ボールレンズ２の光が入射または出射する面がボール受部２３の球面と、ボール被覆部２８の球面とにより覆われ、流動可能な状態の樹脂に接触しないようになっている。同様に、スライドコア２１の円柱凸部２９とボールレンズ２との接触面にも流動性を有する樹脂が入り込まないようになっている。

固定金型２６、可動金型２７および４つのスライドコア２１を閉じた状態で、樹脂をランナ２４からゲートを介してキャビティ２２に充填する。
これにより、ボールレンズ２の周囲に直方体状の実装部１３が成形される。

次に、上述の場合と逆に、可動金型２７を上昇させるとともに、スライドコア２１を後退させて、実装部１３が成形されたレンズ部材１を取り出すことになる。
このようなレンズ部材１の製造方法によれは、ガラスレンズとして比較的安価な真球加工により製造されたボールレンズ２を用い、その周囲に樹脂成形で基準面３を有する実装部１３を成形するだけなので、比較的安価に製造できる。すなわち、従来のガラス製の成形レンズであるスクエアレンズや、ボールレンズを筐体や缶に封止したレンズ部材よりコストを低減できる。また、実装部１３は、ボールレンズ２の直径に近いサイズまで小型化可能であり、例えば、光通信用のデバイスの小型化要求に答えることができる。例えば、実装部１３の断面の正方形の各辺の長さを、例えば、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ等に設定することができる。なお、この際に実装部１３のサイズに対応してボールレンズ２の直径が設定されることになる。なお、実装部１３のサイズは、上述のものに限定されるものではなく、１ｍｍ以下であっても、３ｍｍ以上であってもよい。

次に、第２の実施の形態のレンズ部材１０１について説明する。
なお、以下の各実施の形態において、各レンズ部材１０１、４１，５１，６２，７１，８１は、第１の実施の形態のレンズ部材１と同様にボールレンズ２（または、後述の非球面レンズ７２等）と樹脂製の実装部１１３、４９，５９，６９，７９，８９とからなるもので、ボールレンズ２は、第１の実施の形態と同様であり、実装部１１３、４９，５９，６９，７９，８９の形状が第１の実施の形態と異なるものとなっている。以下の説明では、第１の実施の形態と異なる部分を説明し、第１の実施の形態と同様の構成の説明を省略するか簡略化する。

図７に示すように、レンズ部材１０１の実装部１１３は、第１の実施の形態と同様に基本的に直方体であり、ここでは、断面正方形の軸方向に短い四角柱である。
この実装部１１３を基板１０９（図９に図示）の実装面１０８（被取付面：図９に図示）に実装する場合に、上述の外周の４つの面のうちの１つが底面となる基準面１０３であり、その左右に基準面１０３に対して直角に配置される面が左右の側面１０５であり、残りの基準面１０３に平行な面が天面１０４となる。

なお、図７において（ａ）が底面図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が側面図、（ｄ）が正面図（または背面図）である。
また、この実施の形態では、実装部１１３は、その中心にボールレンズ２の中心が配置されているので、断面正方形の四角柱の軸回りに回転させた際に４回対称の立体であり、４つの面（１０３，１０４４，１０５）のいずれを基準面（底面）としてもよいし、いずれを天面としても側面としてもよい。

また、第１の実施の形態と同様に実装部１１３の基準面１０３、天面１０４、左右の側面１０５のいずれにも、長方形の面の中心を中心とする略円柱状の孔１０１ａが形成されている。なお、図８に示すように、孔１０１ａを基準面１０３、天面１０４、左右の側面１０５に設けないものとしてよい。また、孔１０１ａを基準面１０３だけに設けるものとしての良いし、基準面１０３と天面１０４とだけに設けるものとしてもよいし、左右の側面１０５だけに設けるものとしてもよいが、少なくとも基準面１０３に設けること、または、基準面１０３と天面１０４とに設けることが好ましい。

また、実装部１１３の軸方向の長さが、ボールレンズ２の直径より短くなっており、例えば、ボールレンズ２の半径程度か、半径より短くなっている。したがって、実装部１１３の中心にボールレンズ２の中心を配置した場合に、実装部１１３の正面１０６および背面１０７からボールレンズ２が露出した状態となっている。この実装部１１３から突出して露出するボールレンズ２の球面が光の入射面または出射面になる。

したがって、実装部１１３の６つの外面（正面１０６、背面１０７、基準面１０３、天面１０４、左右の側面１０５）のうちの互いに平行な少なくとも２つ、ここでは４つの外面の内側にボールレンズ２の外面が配置されていることになるが、残りの外面である正面１０６および背面１０７に対しては、ボールレンズ２の外面が外側に突出して配置されることになる。なお、ボールレンズ２の光軸方向に沿った実装部１１３の長さ、すなわち、正面１０６と背面１０７との距離は、ボールレンズ２の光軸方向に沿った長さ、すなわち、直径より短いことになる。ここで、ボールレンズ２の光軸方向に沿った厚さをＤ、実装部１１３のボールレンズ２の光軸に直交する一対の外面としての正面１０６と背面１０７との光軸方向に沿った距離をＴとした場合に、０．２Ｄ≦Ｔとなっていることが好ましい。すなわち、ボールレンズ２の直径Ｄに対して、距離Ｔが短すぎると、レンズ部材１０１を実装する際にレンズ部材１０１が不安定となって、レンズ部材１０１が倒れる可能性が高くなるので、実装部１１３の光軸方向に沿った長さは、ボールレンズ２の直径の０．２倍より長いことが好ましい。

本実施の形態において、実装部１１３の正面１０６と背面１０７とは同じ形状となっており、どちらを正面１０６または背面１０７としてもよく、これら正面１０６および背面１０７から露出するボールレンズ２の二つの球面のうちのどちらを入射面としても出射面としてもよい。実装部１１３から露出するボールレンズ２の表面（球面）には、ＡＲコート膜が成膜されている。

図９に示すように、このようなレンズ部材１０１は、基板１０９の実装面１０８に載置された後に、実装面１０８に例えば接着固定される。この際には、例えば、自動表面実装装置が用いられ、基板１０９の実装面１０８の設定された位置（ＸＹ座標系の所定座標位置）に設定された向きでレンズ部材１０１が載置されて固定される。この際には、基準面１０３が実装面１０８に当接した状態となり、安定した状態で基板１０９上に配置されることになる。また、実装部１１３は、接着剤としての例えば紫外線硬化樹脂１１０により接着される。符号１１１および符号１１２がボールレンズ２の入射光または出射光を示す。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
図１０および図１１に示すように、レンズ部材２０１は、真球加工されたガラス製のボールレンズ（ガラスボールレンズ）２０２と、このボールレンズ２０２の一部が内部に入り込んだ状態で成形された樹脂製の透明な実装部２１３とを備える。

ボールレンズ２０２は、例えば、ベアリングのボールなどと同様に周知の真球加工により、所定の真球度となるように加工されたものである。このような真球加工したガラスボールとしての既成品をボールレンズ２０２としてもよいし、指定した硝材からなるレンズ用ガラスを真球加工してボールレンズを製作するものとしてもよい。

また、ガラス製のボールレンズ２０２の真球度、硝材の種類、直径等は、任意に選択可能であり、レンズ部材１の用途、要求される光学性能、レンズ部材１を用いる製品のサイズ、コスト等に基づいて決定される。また、使用可能な硝材は、特に限定されず、各種硝材を使用可能である。

レンズ部材２０１の実装部２１３は、基本的に直方体であり、ここでは、断面正方形の直方体である。言い方を変えれば、実装部２１３は、断面正方形の柱状であり、内部にボールレンズ２０２を略含むものである。実装部２１３を、断面正方形の角柱状の部材として見た場合に、４つの外周面が同じ形状の長方形となり、これら４面に対して残りの２面が正面と背面となる。なお、ボールレンズの正面側・背面側のうち一方が光入射面となり、他方が光出射面となるが、ここでは、正面側を第１面、背面側を第２面と称することもある。

この実装部２１３を基板の実装面に実装する場合に、上述の外周の４つの面のうちの１つが底面となる基準面２０３であり、その左右に基準面２０３に対して直角に配置される面が左右の側面２０５であり、残りの基準面２０３に平行な面が天面２０４となる。

また、この実施の形態では、実装部２１３は、断面正方形の直方体であり、その中心にボールレンズ２０２の中心が配置されているので、柱の軸回りに回転させた際に４回対称の立体であり、４つの面（２０３，２０４，２０５）のいずれを基準面（底面）としてもよいし、いずれを天面としても側面としてもよい。

また、実装部２１３の基準面２０３、天面２０４、左右の側面２０５のいずれにも、長方形の面の中心を中心とする略円柱状の孔２０１ａが形成されており、ボールレンズ２０２の表面の一部が露出するようになっている。

また、実装部２１３の軸方向（正面２０６の中央から背面２０７の中央を通る軸）の長さが、ボールレンズ２０２の直径より少し長くなっており、レンズ部材２０１を側面２０５側から見た場合に、その前後方向（正面２０６から背面２０７に至る方向）の長さが、ボールレンズ２０２の直径より少し長くなっている。

したがって、光軸の垂直方向から見て外観上実装部２１３内にボールレンズ２０２が完全に埋まった状態となるが、上述の孔２０１ａに加えて、レンズ部材２０１の正面２０６と背面２０７とには、それぞれ、ボールレンズ２０２への入射光と出射光が実装部２１３内において空気中を通過するようにするための２０６ａおよび孔２０７ａが設けられている。さらに、実装部２１３内には、孔２０６ａとボールレンズ２０２の間に入射光あるいは出射光に対して光学的作用を与えるためのレンズ部２０９が一体として成形されている。この実装部と同一の素材の透明樹脂で形成されたレンズ部２０９の少なくとも光線が通過する領域には非球面形状が設定されており、球面であるボールレンズを透過する光線の球面収差を補正する機能を有している。すなわち、レンズ部２０９の一面はボールレンズ２０２の表面に密着し、他面には非球面形状が設定されている。

孔２０６ａは光通信モジュール１の実装部２１３の正面２０６からボールレンズ２０２の第１面の方向に向かって、次第に径が小さくなるような形状になっており、ボールレンズ２０２の第１面の表面のレンズ部２０９に至っている。一方、孔２０７ａはレンズ部材２０１の実装部２１３の背面２０７から次第に径が小さくなるような形状になっており、ボールレンズ２０２の表面に至るように設けられている。これら孔２０６ａ，２０７ａの直径は、上述の孔２０１ａより大きい。また、孔２０６ａの中心と、孔２０７ａの中心を結ぶ線分がボールレンズ２０２の中心を通るように配置されて、ボールレンズ２０２の光軸と一致している。

実装部２１３の孔２０６ａに臨むレンズ部２０９および孔２０７ａで露出するボールレンズ２の表面（球面）には、ＡＲコート膜が成膜されている。なお、実装部２１３の中心と、ボールレンズ２０２の中心は、必ずしも一致する必要はなく、ずれていても良いが、基準面２０３とボールレンズ２０２の光軸との距離は、設定された距離となっている必要がある。また、実装部２１３を構成する透明の合成樹脂は、特に限定されるものではなく、周知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いることができる。また、レンズ部材２０１が表面実装される基板を有する製品の製造において、半田のリフロー工程がある場合に、実装部２１３の樹脂は、リフロー工程時の温度に耐える耐熱性を有する樹脂である必要がある。

このようなレンズ部材２０１によれば、レンズ部２０９を含む実装部２１３をガラス製のボールレンズ２０２と異なる材料でボールレンズ２０２が配置された型内で容易に製造することができ。また、実装部２１３には、基板の実装面に当接させてレンズ部材２０１を載置可能とする基準面３があるので、例えば、自動表面実装装置にセットされた基板に接着剤が塗布された光通信モジュール２０１を自動で表面実装することができる。ボールレンズ２０２単体のように転がるようなことがなく、Ｖ溝を実装面に設けなくとも、レンズ部材２０１を基板に表面実装することができる。さらに、実装部２１３の成形時に同時に光学性能を向上させるためのレンズ部２０９が成形されるので、光学部品としての性能を向上させることができる。

また、ボールレンズ２０２は、必ずしもガラスレンズとして研磨する必要はなく、ベアリングのボールと同様の真球加工等により、多数のボールを一度に加工可能な方法を用いるので、低コストでガラス製の真球度の高いボールを用いることができる。この場合に、ボールレンズ２一つ一つのコストは、レンズを成形により形成する場合や、１つずつ研磨する場合に比較して低いものとなる。したがって、ボールレンズ２０２を製造した後に実装部２１３の成形が必要であっても、基板に表面実装するレンズのコストダウンを図ることができる。

また、実装部２１３は、ボールレンズ２０２が完全に埋め込まれるように、前後方向、左右方向、上下方向とも、ボールレンズ２０２の直径より少しだけ長くなるが、上述の鏡筒や缶にボールレンズを取り付けたものよりもかなり小型にすることが可能である。

また、レンズ部材２０１の小型化を図る際に、上述の実装部２１３の断面の正方形の一辺の長さがボールレンズ２の直径に近づくことになるが、この際に、実装部２１３の外周の各面（２０３，２０４，２０５）と、ボールレンズ２０２との間の距離が短くなり、実装部２１３の各面（２０３，２０４，２０５）と、ボールレンズ２０２とが最も近づく部分で、実装部２１３を構成する樹脂の厚みが薄くなってしまい、必要十分な強度が保てずに、脆弱な状態となる虞がある。そこで、レンズ部材２０１の小型化を進める上では、各面（２０３，２０４，２０５）のボールレンズ２０２に近接する部分に、孔２０１ａを設けることにより、脆弱になる虞のある部分を取り除くことが好ましい。孔２０１ａに臨む実装部１３の肉厚が０．１ｍｍ以上であることが好ましい。

これにより、レンズ部材２０１の小型化を図っても、実装部２１３の薄くなった部分が壊れるのを防止できる。これにより、レンズ部材２０１の更なる小型化を図ることが可能になる。
また、実装面に当接する基準面２０３に孔２０１ａを設けた場合に、この孔２０１ａに例えば接着剤として紫外線硬化樹脂を充填するようにすれば、紫外線硬化樹脂により、孔２０１ａを介して直接基板とボールレンズ２０２とを接着することが可能になり、接着強度の向上を図ることができる。また、この際には、孔２０１ａ内に接着剤を充填することにより、接着剤の種類にもよるが、接着剤の量を増やして接着強度を高めることができる。

また、接着剤が紫外線硬化樹脂の場合に、基準面２０３とともに天面２０４にも孔２０１ａを形成することで、天面２０４の孔２０１ａから基準面２０３の孔２０１ａにボールレンズ２０２を介して紫外線を照射することが可能になり、レンズ部材２０１の基板への接着が容易になる。

なお、実装部２１３の断面形状は、正方形に限られるものではなく、例えば、実装面からの天面２０４までの距離を短くするために、左右の側面２０５間の距離より天面２０４と基準面２０３との距離を短くしたり、左右幅を狭くするために、左右の側面５間の距離を天面２０４と基準面２０３との距離より短くしたりしてもよい。この場合に、各面（２０３，２０４，２０５）のうちの長い方の面だけに孔２０１ａを設けるものとしてもよい。

また、基準面２０３にのみ孔２０１ａを設けるようにしてもよく、この場合はこの基準面２０３に臨む孔２０１ａに接着剤を注入し実装面に接着する。この場合でも、実装部２１３の樹脂は透明なので接着剤が紫外線硬化樹脂であっても硬化させることができる。その際に、孔２０１ａがなかったと想定した場合の基準面２０３に対してボールレンズ２０２の表面が接しているか、基準面２０３に対してボールレンズ２０２の表面が若干内側に存在することが好ましい。すなわち、ボールレンズ２０２の表面が基準面２０３に対して突出しないように配置されている。光軸とボールレンズ２０２の表面と基準面２０３との最短距離は０以上０．５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であるのが好ましい。このようにボールレンズの位置を規定することで、温度変化に伴う実装部２１３の膨張・収縮によるレンズ光軸の高さの変動を抑制することができ、かつ十分な接着剤で接着することができる。

次に、図１２から図１５を用いて本発明のレンズ部材２０１の製造方法を説明する。光通信モジュール２０１の製造は、ボールレンズ２０２として、周知の真球加工により製造されたガラス製のボールであるガラスボールが用いられる。このガラスボールの外側に樹脂製の実装部２１３を樹脂成形により製造する。樹脂成形としては、例えば、射出成形が用いられる。この際の射出成形においては、図１２〜図１４に概略を示す金型が用いられる。

金型は、樹脂が充填されて成形される空間としてキャビティ２２２を構成するようになっており、一対の金型（固定金型２２６、可動金型２２７）と、その間に配置されるスライドコア２２１とを備える。なお、スライドコア２２１は、固定金型２２６に対して、一方向に往復移動するように設けられているが、可動金型２２７に往復移動自在に設けてもよい。

また、キャビティ２２２は、キャビティ２２２に樹脂を充填するランナ２２４がゲートを介して接続されている。ランナ２２４は、例えば、スライドコア２２１に設けられており、キャビティ２２２の外周の４つの角部のうちの１つの角部に接続されている。成形後にランナ２２４で成形されたランナ部２２４ａは、ゲートで成形性された部分を含めて、キャビティ２２２に対応する実装部２１３の角部で切断される。例えば、本実施の形態では、図１０に示す切断面２２５の位置でゲートにより成形された樹脂が切断される。この際に、ゲート痕（切断痕）が実装部２１３の上述の４つの面（２０３、２０４、２０５）からなる外周面より外側に出ないようになっている。

また、固定金型２２６には、ボールレンズ２０２に対応する球面を備えたボール受部２２３が設けられ、このボール受部２２３の球面上にボールレンズ２０２が載置される。ボールレンズ２０２とボール受部２２３とは、球面で面接触し、ボール受部２２３とボールレンズ２０２との間にキャビティ２２２に充填された樹脂が入り込まないようになっている。このボール受部２２３は、固定金型２２６のキャビティ２２２の底面を構成する部分から突出して形成されており、このボール受部２２３により、レンズ部材２０１の実装部２１３の背面の孔２０７ａを成形するようになっている。

また、スライドコア２２１は、上述の実装部２１３の４つの面（２０３，２０４，２０５）に対応して、４つ備えられ、それぞれ９０度ずつ異なる４つの方向に沿って往復動自在となっている。また、スライドコア２２１の先端には、キャビティ２２２の周囲の４つの壁面のうちの１つずつを構成する先端面２３２を有するとともに、先端面２３２には、実装部２１３の外周の各面（２０３，２０４，２０５）の孔２０１ａを形成するための円柱凸部２２９が設けられている。また、４つのスライドコア２２１は、それぞれの先端面２３２を近づけてこれら先端面２３２によりキャビティ２２２の４つの外面を構成するように最も前進させた閉じた位置と、樹脂成形後に実装部２１３が成形されたンズ部材２０１を離型して取り出す際に、成形された実装部２１３の孔２０１ａから円柱凸部２２９が完全に抜けた状態となるまで、４つのスライドコア２２１が後退することになる。

可動金型２２７は、スライドコア２２１の部分を除いて、固定金型２２６と、全体として略面対称となる形状を有するもので、ボール受部２２３を上下逆さにした形状のレンズ部形成部２２８を備える。レンズ部形成部２２８は、ボールレンズ２０２上にレンズ部２０９を形成するためのキャビティを構成するものであり、レンズ部２０９に対応する非球面を少なくとも光線透過領域に備える。ボールレンズ２０２とレンズ部形成部２２８により規定されたキャビティに樹脂が充てんされることにより非球面レンズ面を有するレンズ部２０９が形成される。固定金型のボール受け部はキャビティに充填された樹脂がボールレンズ２０２表面に入り込まないように構成されているのに対して、可動金型のレンズ部形成部２２８はキャビティに充填された樹脂がボールレンズ２０２表面に導入するように構成されている。このレンズ部形成部２２８は、固定金型２２６のキャビティ２２２の底面を構成する部分から突出して形成されており、このボール被覆部２２８により、光通信モジュール２０１の実装部２１３の正面（または背面）の孔２０６ａを成形するようになっている。

このような金型による成形においては、まず、図１４、図１５に示すように、各スライドコア２２１を矢印に沿って後退させるとともに、可動金型２２７を矢印に沿って上昇させて、ボール受部２２３の球面上にボールレンズ２０２を載せる。次に、スライドコア２２１を前進させて、図１２および図１３に示すように、キャビティ２２２の周囲をスライドコア２２１の４つの先端面２３２で囲んだ状態とするとともに、スライドコア２２１の円柱凸部２２９の先端面をボール受部２２３に保持されたボールレンズ２０２に当接させる。

また、この際に可動金型２２７を降下させて固定金型２２６に近づける。この際に、キャビティ２２２の上側が可動金型２２７により閉じられるとともに、ボールレンズ２０２の上方にレンズ部形成部２２８が被せられた状態となる。これにより、ボールレンズ２０２の第１面とレンズ部形成部２２８の間の空間に樹脂に流れ込むようになっている。一方、ボールレンズ２０２の第２面がボール受部２２３の球面により覆われ、流動可能な状態の樹脂に接触しないようになっている。同様に、スライドコア２２１の円柱凸部２２９とボールレンズ２０２との接触面にも流動性を有する樹脂が入り込まないようになっている。なお、完全に樹脂が流れ込まないようにするのは困難であり、少なくとも光線が透過領域には樹脂が流れ込まないように形状・成形条件を設定している。

固定金型２２６、可動金型２２７および４つのスライドコア２２１を閉じた状態で、樹脂をランナ２２４からゲートを介してキャビティ２２２に充填する。
これにより、ボールレンズ２０２の周囲に直方体状の実装部２１３が成形される。

次に、上述の場合と逆に、可動金型２２７を上昇させるとともに、スライドコア２２１を後退させて、実装部２１３が成形されたレンズ部材２０１を取り出すことになる。

このようなレンズ部材１の製造方法によれは、ガラスレンズとして比較的安価な真球加工により製造されたボールレンズ２０２を用い、その周囲に樹脂成形で基準面３を有する実装部２１３を成形するだけなので、比較的安価に製造できる。すなわち、従来のガラス製の成形レンズであるスクエアレンズや、ボールレンズを筐体や缶に封止したレンズ部材よりコストを低減できる。また、実装部２１３は、ボールレンズ２０２の直径に近いサイズまで小型化可能であり、例えば、光通信用のデバイスの小型化要求に答えることができる。例えば、実装部２１３の断面の正方形の各辺の長さを、例えば、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ等に設定することができる。なお、この際に実装部２１３のサイズに対応してボールレンズ２０２の直径が設定されることになる。なお、実装部２１３のサイズは、上述のものに限定されるものではなく、１ｍｍ以下であっても、３ｍｍ以上であってもよい。

また、ボールレンズ２０２の入射面・出射面の一方にレンズ部２０９を実装部の一部として設けたため、ボールレンズ２０２の球面収差を適切に補正することが可能である。図２１に、真球のボールレンズ２０２に根源的に発生しうる球面収差が非球面レンズのレンズ部２０９により補正されて集光されている状態を示す。表１に、本例のレンズ系１０１の各レンズ面のレンズデータを示す。レンズデータとしては、各面の曲率半径、面間隔、屈折率を載せている。「＊印」がついた面は、非球面であることを示している。表１において、第１面は実装部のレンズ面、第２面および第３面はガラスレンズの表面を表している。なお、実装部のレンズ面はポリカーボネート、ガラスレンズはＢＫ７を用いている。

第１面のレンズ面に採用する非球面形状は、Ｙをサグ量、ｃを曲率半径の逆数、Ｋを円錐係数、ｈを光軸からの光線高さとして、４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次の非球面係数をそれぞれＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６としたときに、次式により表わされる。

表２に、本例の第１面の非球面形状を規定するための非球面係数を示す。表２において、例えば「−２．１０５８Ｅ−０３」は、「−２．１０５８×１０^−３」を意味する。

本例の焦点距離は４．８１２ｍｍ、Fナンバーは１．２０３であった。
本実施例においては、ボールレンズ２０２の平行光が入射あるいは出射する側に実装部２１３のレンズ部２０９を設けているが、図２２のように発散光・収束光が入射あるいは出射する側に設けても、ボールレンズに起因する球面収差を補正することができる。あるいは、入射面および出射面の両面にレンズ部２０９を設けてもよい。

本実施例においては、ボールレンズ２０２の平行光が入射あるいは出射する側に実装部２１３のレンズ部２０９を設けているので、樹脂のレンズ部２０９に起因する温度特性の悪化を抑制することができる。

このようにレンズ部はガラスレンズの入射面あるいは出射面のいずれか一方に設けるのが好ましいが、両面に設けてもよい。図２１、図２２に示すように、入射光と出射光のうち一方がコリメート光、他方が収束あるいは発散光である場合には、図２１のようにコリメート光側に設けることが好ましい。すなわち、レンズ部材に実際に光を入射させる際に入射面あるいは出射面のうちのＮＡが大きい面、たとえばレーザー光照射側にレンズ部を設けるのが好ましい。レンズ面は樹脂で構成されているため温度変化により焦点位置が変化し光学特性が劣化するという現象が発生するが、このように構成することにより、光束が平行光に近い側に樹脂によるレンズ面が設けられることになり、光学特性の劣化を抑制できる。

図１６に示すように、このような光通信モジュール２０１は、基板２０９の実装面２０８に載置された後に、実装面２０８に例えば接着固定される。この際には、例えば、自動表面実装装置が用いられ、基板２０９の実装面２０８の設定された位置（ＸＹ座標系の所定座標位置）に設定された向きで光通信モジュール２０１が載置されて固定される。この際には、基準面２０３が実装面１０８に当接した状態となり、安定した状態で基板２０９上に配置されることになる。また、実装部２１３は、接着剤としての例えば紫外線硬化樹脂により接着される。符号２１１および符号２１２がボールレンズ２０２の入射光または出射光を示す。
なお、本例では実装部２１３の外周の各面（２０３，２０４，２０５）に孔２０１ａを形成しているが、実装部２１３の外周の各面（２０３，２０４，２０５）に孔２０１ａを設けないものとしてよい。

次に、第４の実施の形態のレンズ部材について説明する。
なお、以下の各実施の形態において、各レンズ部材２５１，２８１は、第３の実施の形態のレンズ部材２０１と同様にボールレンズ２０２と樹脂製の実装部２６３，２８９とからなるもので、ボールレンズ２０２は、第３の実施の形態と同様であり、実装部２６３，２８９の形状が第３の実施の形態と異なるものとなっている。第４の実施形態は第３の実施形態において孔２０７ａを構成する実装部２１３を軸方向に短くして、孔２０７ａが形成されないようにしたものである。以下の説明では、第３の実施の形態と異なる部分を説明し、第３の実施の形態と同様の構成の説明を省略するか簡略化する。

図１７の側面図に示すように、レンズ部材２５１の実装部２５３は、第３の実施の形態と同様に基本的に直方体であり、ここでは、断面正方形の軸方向に短い四角柱で、ボールレンズの第２面側が側面から見て外部に露出している。
この実装部２５３を基板の実装面２に実装する場合に、上述の外周の４つの面のうちの１つが底面となる基準面２５３であり、その左右に基準面２５３に対して直角に配置される面が左右の側面２５５であり、残りの基準面２５３に平行な面が天面２５４となる。

また、この実施の形態では、実装部２６３は、その中心から軸方向に偏位した位置にボールレンズ２０２の中心が配置されているので、断面正方形の四角柱の軸回りに回転させた際に４回対称の立体であり、４つの面（２５３，２５４，２５５）のいずれを基準面（底面）としてもよいし、いずれを天面としても側面としてもよい。

また、第３の実施の形態と同様に実装部２６３３の基準面２５３、天面２５４、左右の側面２５５のいずれにも、長方形の面の中心を中心とする略円柱状の孔２５１ａが形成されているが、図１８に示すように、孔２５１ａを基準面２５３、天面２５４にのみ設け、左右の側面２５５に設けないものとしてよい。また、孔２５１ａを基準面２５３だけに設けるものとしての良いし、基準面２５１と天面２５４とにだけに設けるものとしてもよいし、左右の側面２５５だけに設けるものとしてもよいが、少なくとも基準面２５３に設けること、または、基準面２５３と天面２５４とに設けることが好ましい。

また、実装部２６３の軸方向の長さが、ボールレンズ２０２の直径より短くなっており、実装部１１３の背面２５７からボールレンズ２０２が露出した状態となっている。この実装部２６３から突出して露出するボールレンズ２０２の球面が光の入射面または出射面になる。

本実施の形態において、実装部２６３の正面２５６と背面２５７とは異なる形状となっており、どちらを正面２５６または背面２５７としてもよく、これら正面２５６および背面２５７から露出するボールレンズ２０２の二つの球面のうちのどちらを入射面としても出射面としてもよい。実装部１１３から露出するボールレンズ２０２の表面（球面）には、ＡＲコート膜が成膜されている。

次に、第５の実施の形態のレンズ部材２８１について説明する。
図１９に示すように、このレンズ部材２８１は、複数の光通信モジュール２８１を多数個取りする
ように製造されるもので、例えば、複数の実装部２８９となる部分を一枚の板状の成形部２８２として成形するものとし、成形に際し、金型内に複数のボールレンズ２０２を縦横にマトリックス状に配列している。本実施の形態では、成形された成形部２８２にボールレンズ２０２が横２列、縦４列に並んで配置されているが、縦横の列数は、任意に設定可能である。

成形時の状態から各ボールレンズ２０２を分離するように縦横の列に従って切断することにより、個々のレンズ部材２８１に分けて使用することになる。実装部２８９の形状は、第３の実施の形態における実装部２１３の各面（２０３，２０４，２０５）に孔２０１ａを設けなかった形状になる。実装部２８９の形状は、第３の実施の形態における実装部２１３と同様にボールレンズ２０２の第１面にレンズ部が設けられている。実装部２８９の製造には、成形後に切断加工を必要とするが、一度の成形で多くのレンズ部材２８１を成形可能となり、コストの低減を図ることができる。

本実施形態の光通信モジュールの製造方法を図２０を用いて説明する。金型は固定金型２７１と可動金型２７２により構成される。固定金型２７１にはボールレンズ２０２を収容する半球状の凹部が設けられ、その凹部の深さはボールレンズ２０２の半径と同じか若干小さくなるように設定されている。可動金型２７２には、固定金型２７１と組み合わされた時に、ボールレンズ２０２の表面にレンズ部を形成し、成形部２８２を形成するためのキャビティが形成されるように構成されている。このキャビティに透明樹脂を充填することによりボールレンズ２０２の周囲に実装部２８９が成形される。成形後に切断加工することにより、複数のレンズ部材２８１が得られる。

上述の各実施の形態では、実装部を合成樹脂の成形により製造するものとしたが、ゾル−ゲル法によりガラス（セラミック）により製造するものとしてもよい。この場合に実装部を形成するための型内にゾル化前またはゾル化後の流動性を有するガラス材料を充填した後に、ゾル化とゲル化またはゲル化を行う。その後に加熱して乾燥させることにより実装部を製造する。

また、上述の各実施の形態のレンズ部材は基板上に配置されることを前提に説明したが、本発明のレンズ部材は基板上に配置されない光学素子にも適用可能である。たとえば、半導体発光素子とレンズを樹脂ハウジングによって調芯保持された光モジュール、光信号を平行光束に変換する光コリメート素子に適用可能である。 また、各実施の形態のレンズ部材は、上述のように光通信関係のデバイスに用いられる以外に、光通信以外の製品、たとえばプロジェクタやヘッドアップディスプレイ等に有効に用いることができる。また、電子回路基板内でのデータ伝送にレンズ部材を用いることができる。例えば、表面実装された出力側のレンズ部材に光源となるレーザーダイオードからレーザー光を照射することにより平行光に変換し、このレーザー光を入力側のレンズ部材に入射させて集光して受光素子に照射する構造としてもよい。電子回路基板において、上述のレーザー光によりデータの伝送が可能な構造となる。すなわち、レンズ部材が小型化されているため、電子回路基板内で光通信が光ファイバを介さずに可能になる。

次に、第６の実施の形態のレンズ部材について図２３を用いて説明する。
図２３は第３の実施形態のレンズ部材において、レンズ部が形成されているガラスレンズの反対側の面側に分波あるいは合波フィルタ機能を設けたレンズ部材の断面図を示す。第１面２９３に非球面形状が設定されたレンズ部２９８が設けられ、光透過ブロックを形成している第２面２９４の表面に波長が異なる複数の光を分波あるいは合波可能なフィルタ２９９が設けられている。天面２９６および実装面からはガラスのボールレンズが露出している。
本実施形態のレンズ部材の成形方法は、第３の実施形態の場合と異なり、可動金型と固定金型で天面２９６と基準面２９７を成形し、非球面形状を設定する第１面２９３と合波フィルタ機能を持たせる第２面２９４および残りの２面をスライドコアで成形する。

次に、本発明の第７の実施の形態の通信モジュールについて説明する。
本実施の形態の通信モジュールは、上述の各実施例のいずれかのレンズ部材を用いたものである。ここでは、第２の実施の形態のレンズ部材１０１が用いられている。

図２４に示すように、光通信モジュールでは、基板３３０上に発光素子３３１とレンズ部材１０１およびこれらを覆うハウジング３３２が設けられ、ハウジング３３２にはその一側面から突出したファイバ固定部３３３が形成されると共に、ファイバ固定部３３３には光ファイバ（光通信ケーブル）の端部が固定されている。

発光素子３３１は、例えば、半導体レーザーを備えるもので、上端部に発光点３３１ａを有しており、この発光点３３１ａからレーザー光が発振される。レンズ部材１０１は、ボールレンズ２の中心位置が、発光素子３３１の発光点３３１ａと同じ高さとなるように配置される。発光素子３３１の発光点３３１ａから発振されたレーザー光は発散光であり、これがレンズ部材１０１のボールレンズ２に入射し、収束光とされて出射される。そして出射された光は、光ファイバ３３４の端面に結合される。

このような通信モジュールにおいては、上述のようなレンズ部材１，４１．５１，６２，７１，８１，１０１を用いることにより、小型化が容易になる。

１ レンズ部材
１ａ 孔
２ ガラスボールレンズ（ガラスレンズ：ボールレンズ：ガラスボール）
３ 基準面（底面：取り付け面）
１３ 実装部（成形体）
４１ レンズ部材
２５１ レンズ部材
２５３ 基準面（底面：取り付け面）
３３０ 基板
３３１ 光学素子

Claims (13)

1. 既に作成されたガラスレンズと、当該ガラスレンズに当該ガラスレンズとは異なる材料からなり、前記ガラスレンズが配置された型内に流動可能な状態の前記材料を流入させて固めることにより設けられた実装部とを備え、
   前記実装部には、前記ガラスレンズを表面実装する場合に、実装面に当接する基準面が設けられていることを特徴とするレンズ部材。
2. 前記実装部は、少なくとも前記ガラスレンズ表面の光線透過領域を覆うレンズ部を有していることを特徴とするレンズ部材。
3. 前記ガラスレンズがボールレンズであることを特徴とする請求項２に記載のレンズ部材。
4. 前記実装部が前記ガラスレンズの一部を含む多角形柱状に形成され、前記実装部の断面多角形状の外周面を構成する３つ以上の平面のうちの少なくとも１つの前記平面と前記ガラスレンズの表面とが近接することにより、前記実装部の肉厚が薄くなる部分に当該平面から前記ガラスレンズの表面に至る孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のレンズ部材。
5. 前記実装部の前記基準面と前記ガラスレンズの表面とが近接することにより、前記実装部の肉厚が薄くなる部分に前記基準面から前記ガラスレンズの表面に至る孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のレンズ部材。
6. 前記孔が形成されている前記実装部の面は前記基準面であることを特徴とする請求項５に記載のレンズ部材。
7. 前記ガラスレンズの前記実装部内に配置される外面と、前記実装部の外面との間の最短距離が０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載のレンズ部材。
8. ガラスレンズと、前記ガラスレンズの少なくとも一部が内部に収容された状態で成形され、前記ガラスレンズを支持する直方体状の成形体とを備えレンズ部材において、
   前記成形体の６つの外面のうち互いに平行な少なくとも２つの前記外面が前記ガラスレンズに対する光入射面と光出射面であり、
   前記光入射面と前記光出射面のいずれかには前記ガラスレンズの表面に前記成形体と一体成型された非球面形状を有するレンズ部が設けられていることを特徴とするレンズ部材。
9. 前記ガラスレンズがボールレンズであることを特徴とする請求項８に記載のレンズ部材。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のレンズ部材と、発光素子と、これらレンズ部材および発光素子が実装される基板とを備え、前記発光素子の光を、前記レンズ部材を介して光通信ケーブルに入射することを特徴とする通信モジュール。
11. 複数の球状のガラスレンズと、複数の前記ガラスレンズを所定の配列で並べた状態で、かつ、各ガラスレンそれぞれの少なくとも一部が内部に収容された状態で成形され、複数の前記ガラスレンズを支持する成形体とを備え、
    前記複数のガラスレンズの少なくとも一面側には前記成形体と一体成型された非球面形状を有するレンズ部が設けられていることを特徴とするレンズアレイ。
12. 請求項１１に記載のレンズアレイと、前記レンズアレイを介して光を照射する複数の発光素子とを備えることを特徴とする光源モジュール。
13. 既に作成された前記ガラスレンズが配置された型内に、前記ガラスレンズと異なる材料からなり、かつ、流動性を有する材料を前記型に流入させて固めることにより、前記ガラスレンズを表面実装する際に実装面に当接する基準面と前記ガラスレンズ表面の光線透過領域を覆うレンズ部を有する実装部を設けることを特徴とするレンズ部材の製造方法。

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