JP2022050209A - 光モジュール及び光コネクタケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化された光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュールは、互いに対向する第１面及び第２面を有する基板と、基板に搭載される光素子と、レンズモジュールと、を備える。レンズモジュールは、光素子と光学的に結合するように構成されたレンズを有し、レンズを介して光ファイバと光素子とを光学的に結合する。基板には、底部を有するように第１面から第２面に向かって窪むキャビティが設けられ、レンズモジュールは、その少なくとも一部がキャビティの内部に収容される。【選択図】図５

Description

本開示は、光モジュール及び光コネクタケーブルに関する。

特許文献１には、基板に搭載された光電変換素子（光素子）に対して光ファイバを光学的に接続する光学部品（光モジュール）の一例が開示されている。この光学部品では、光ファイバから水平方向に出射された光をレンズ部品によって垂直方向に伝搬する光へと変換し、基板に搭載された光電変換素子へと入射させる。

特開２０１９－０８２５０８号公報

特許文献１に記載のように、光素子と光ファイバとを光学的に接続する光モジュールは、基板に対してレンズモジュールが積層された層構造を有している。そのため、レンズモジュール及び基板の厚み分だけ、光モジュール全体の厚みが大きくなってしまう。また、光モジュールの厚みが大きい場合、光モジュールが搭載されるデバイスの小型化が妨げられるおそれがある。そこで、厚みを抑え、薄型化された光モジュールの開発が望まれている。

本開示は、薄型化された光モジュール及び光コネクタケーブルを提供することを目的とする。

本開示の光モジュールは、互いに対向する第１面及び第２面を有する基板と、基板に搭載される光素子と、レンズモジュールと、を備える。レンズモジュールは、光素子と光学的に結合するように構成されたレンズを有し、レンズを介して光ファイバと光素子とを光学的に結合する。基板には、底部を有するように第１面から第２面に向かって窪むキャビティが設けられ、レンズモジュールは、その少なくとも一部がキャビティの内部に収容される。

本開示の光コネクタケーブルは、上述の光モジュールと、光ファイバケーブルと、を備える。光ファイバケーブルは、少なくとも１つの光ファイバを有する。この光コネクタケーブルでは、光ファイバがレンズを介して光素子と光学的に結合するように光ファイバケーブルが光モジュールに取り付けられる。

本開示によれば、光モジュールを薄型化することができる。

図１は、一実施形態に係る光コネクタケーブルを示す斜視図である。 図２は、保護部材を除去した光コネクタケーブルを示す斜視図である。 図３は、光モジュールを基板の第１面側から視認した平面図である。 図４は、光モジュールを基板の第２面側から視認した平面図である。 図５は、図３に示すＶ－Ｖ線に沿って光モジュールを切断した際の断面図である。 図６は、図５に示す破線Ａによって囲まれた部分の拡大図である。 図７は、図３に示す光モジュールに用いられる基板を示す斜視図である。 図８は、図７に示す破線Ｂによって囲まれた部分の拡大図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光モジュールは、互いに対向する第１面及び第２面を有する基板と、基板に搭載される光素子と、レンズモジュールと、を備える。レンズモジュールは、光素子と光学的に結合するように構成されたレンズを有し、レンズを介して光ファイバと光素子とを光学的に結合する。基板には、底部を有するように第１面から第２面に向かって窪むキャビティが設けられ、レンズモジュールは、その少なくとも一部がキャビティの内部に収容される。

この光モジュールでは、基板の厚み方向（第１面から第２面に向かう方向）に窪むキャビティを設け、そのキャビティの内部にレンズモジュールの少なくとも一部が収容される。これにより、この光モジュールでは、キャビティに収容されるレンズモジュールの分だけ厚みが抑えられ、薄型化される。また、基板にキャビティが設けられていない従来の光モジュールでは、基板の平坦な表面上にレンズモジュールが載置される。この場合、基板の外側において延在する光ファイバの高さと、基板上に実装される光ファイバの端部の高さとのギャップが大きいので、光ファイバを大きく曲げる必要（曲率を大きくする必要）がある。一方、本実施形態に係る光モジュールでは、レンズモジュールが基板のキャビティ内に収容されるので、基板上に実装される光ファイバの高さが低くなり、上記ギャップが小さくなる。これにより、光ファイバの曲げを小さくすることができ、曲げ応力による光ファイバの損傷を抑制することができる。

一実施形態として、レンズモジュールは、光ファイバの端部を保持する保持部を有していてもよい。この態様によれば、レンズを有するレンズモジュールの保持部により光ファイバの端部が保持されるので、光素子と光ファイバとの光学的な結合をより精度よくすることが可能となる。また、レンズモジュールとは別の部品として、保持部を有する部品を用意する必要がないので、光モジュール製造時における部品管理が容易となる。

一実施形態として、キャビティには、レンズモジュールのレンズに対応し且つキャビティの底部から第２面に向かう貫通孔が設けられていてもよい。また、光素子は、その少なくとも一部が基板の厚み方向において貫通孔と重なるように基板の第２面に搭載されてもよい。この態様によれば、レンズモジュールのレンズと、基板の第２面側に搭載された光素子とを、貫通孔という簡易な構成を介して光学的に結合することができる。

一実施形態として、貫通孔は、キャビティの底部から第２面に向かって内径が小さくなるテーパ形状であってもよい。この態様によれば、内径が一定であるストレート形状の貫通孔と比べて貫通孔の大きさを小さくすることができる。これにより、貫通孔を設けた場合であっても基板の強度を維持することできる。また、貫通孔の形状をキャビティの底部から第２面に向かって内径が小さくなるテーパ形状にすることにより、レンズから光素子に向かうにつれ収束する光の進路が妨げられることを抑制できる。さらに、第２面における貫通孔の内径を小さくすることにより、第２面上において配線パターンを配置可能な領域を拡張することができる。

一実施形態として、キャビティは、第１面側の第１キャビティと、第１キャビティの第１底部よりも第２面側に第２底部を有する第２キャビティとを有し、貫通孔は、第２キャビティの第２底部に設けられていてもよい。この態様によれば、レンズモジュールの底面から突出する構成となりやすいレンズを主に収容するキャビティ部分だけを深くし、他の部分をそれよりも浅くして、キャビティ全体の領域をより小さいものとすることができる。その結果、基板にキャビティを設ける構成であってもその強度を維持することができる。

一実施形態として、キャビティの第１面から底部までの深さは、レンズモジュールの厚み又は基板の厚みの半分以上の大きさであってもよい。キャビティの深さが大きくなるに伴い、レンズモジュールのより多くの部分をキャビティの内部に収容可能となる。そのため、上記態様によれば、光モジュールを更に薄型化することができる。なお、キャビティが第１キャビティ及び第２キャビティから構成される場合、キャビティの深さは、第１キャビティの第１面から第１底部までの深さを意味する。

一実施形態として、キャビティは、複数のキャビティであり、各キャビティの間には、基板の内から外に延在する梁部が設けられていてもよい。この態様によれば、各キャビティの外縁の一部が梁部によって規定される。また、梁部が設けられていることにより、基板の強度が向上する。

一実施形態として、キャビティは、キャビティに対するレンズモジュールの位置決めに用いる孔部又はマークを２つ以上有していてもよい。この態様によれば、キャビティ内の適切な位置にレンズモジュールを容易に収容することができ、レンズと光素子との光結合の効率を向上させることができる。

一実施形態として、レンズの焦点は、光素子の表面よりも内部に位置していてもよい。この態様によれば、レンズと光素子との相対位置に若干のズレが生じた場合であっても、レンズと光素子との光結合効率を維持することができる。

一実施形態として、光ファイバのうち基板上に位置する取付け部分は、第１面に沿って延在し、取付け部分の中心軸は、キャビティの内部に位置していてもよい。この態様によれば、光ファイバのうち基板の外側において延在する部分の高さと、取付け部分の高さとのギャップがより小さい構成とすることができる。これにより、光ファイバの曲げを更に小さくすることができるので、曲げ応力による光ファイバの損傷が一層抑制される。

一実施形態として、レンズモジュールは、光ファイバから出射された光が光素子へと入射するように、又は、光素子から出射された光が光ファイバへと入射するように光の伝搬方向を変換するミラーを有していてもよい。この態様によれば、基板に沿って位置する光ファイバと、光ファイバに対して基板を挟んで位置する光素子とをミラーを用いて光学的に結合することができる。

一実施形態に係る光コネクタケーブルは、上述したいずれかの光モジュールと、光ファイバケーブルと、を備える。光ファイバケーブルは、少なくとも１つの光ファイバを有する。この光コネクタケーブルでは、光ファイバがレンズを介して光素子と光学的に結合するように光ファイバケーブルが光モジュールに取り付けられる。

この光コネクタケーブルでは、光モジュールが有する基板に設けられたキャビティに、レンズモジュールの少なくとも一部が収容される。これにより、光モジュールは、キャビティに収容されるレンズモジュールの分だけ厚みが抑えられ、薄型化される。これに伴い、光モジュールを備える光コネクタケーブルについても薄型化を図ることができる。また、この光コネクタケーブルでは、基板の外側において延在する光ファイバの高さと、基板上に実装される光ファイバの端部の高さとのギャップが小さい。そのため、光ファイバ及び光ファイバケーブルの曲げを小さくすることができ、曲げ応力による損傷を抑制することができる。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示に係る光モジュール及び光コネクタケーブルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。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。図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１及び図２を参照して、一実施形態に係る光コネクタケーブル１について説明する。図１は、一実施形態に係る光コネクタケーブル１を示す斜視図である。図２は、保護部材２０を除去した光コネクタケーブル１を示す斜視図である。以下、説明のために、光コネクタケーブル１の端部の幅方向を方向Ｘとし、当該端部の延在方向を方向Ｙとし、当該端部の厚み方向を方向Ｚとする。本実施形態においては、方向Ｘ、方向Ｙ及び方向Ｚは互いに直交している。

光コネクタケーブル１は、例えばデバイス間において光信号を送受信する際に使用するケーブルである。図１及び図２に示すように、光コネクタケーブル１は、光ファイバケーブル１０、保護部材２０、及び光モジュール３０を備えている。図１及び図２では、光ファイバケーブル１０の一端を示しているが、光ファイバケーブル１０の他端も同様の構成を有していてもよい。

図２に示すように、光ファイバケーブル１０は、複数の光ファイバ１１及びケーブル外被１２を有する。各光ファイバ１１は、光信号を伝達するための部材である。各光ファイバ１１は、その大部分がケーブル外被１２の内部に収容され、先端部分がケーブル外被１２の外部に露出している。複数の光ファイバ１１は、方向Ｘに沿って一次元状に並んで配置されている。ケーブル外被１２の内部では、全ての光ファイバ１１が互いに密接してまとまって収容されている。一方、ケーブル外被１２の外部においては、複数の光ファイバ１１は数本（本実施形態においては４本から６本）の束に分岐し、それぞれの束の端部が各レンズモジュール５０によって保持されている。各光ファイバ１１は、例えば、コア及び当該コアを囲むクラッドからなるガラスファイバを、樹脂で被覆することにより形成されてもよい。各光ファイバ１１は、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）又はマルチモード光ファイバ（ＭＭＦ）であってもよい。

図１に示すように、保護部材２０は、方向Ｘ及び方向Ｙに沿って広がる扁平形状を呈する部材であり、内部に光モジュール３０を収容可能となっている。保護部材２０は、外部からの衝撃等から光モジュール３０を保護する。保護部材２０は、内側層２１及び当該内側層２１を覆う外側層２２からなる積層構造を有する。内側層２１の材料は、例えば金属であってもよい。また、外側層２２の材料は、例えば樹脂であってもよい。光コネクタケーブル１の先端において、内側層２１の一部は外側層２２から露出している。この露出部分は、例えば、光コネクタケーブル１が接続されるデバイスに設けられた受け口へと挿入される。

次に、光モジュール３０について、図３から図６を参照して説明する。図３は、光モジュール３０を基板４０の第１面４１側から視認した平面図である。図４は、光モジュール３０を基板４０の第２面４２側から視認した平面図である。図５は、図３に示すＶ－Ｖ線に沿って光モジュール３０を切断した際の断面図である。図６は、図５に示す破線Ａによって囲まれた部分の拡大図である。光モジュール３０は、基板４０、複数のレンズモジュール５０、複数の光素子６０、及び複数のＩＣ６１を備える。

基板４０は、各種の光素子及び電子素子が搭載される板状部材である。基板４０は、方向Ｙにおいて対向する第１端面４０ａ及び第２端面４０ｂを有しており、例えば厚さが０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下の薄い基板であってもよい。基板４０の内側には、ＩＣや電子素子等を電気的に接続するための各種配線（不図示）が設けられている。以下、方向Ｙにおいて、第１端面４０ａが位置する側を光モジュール３０の先端側とし、第２端面４０ｂが位置する側を光モジュール３０の基端側とする。また、基板４０は、方向Ｚにおいて対向する第１面４１及び第２面４２を有している。以下、方向Ｚにおいて、第１面４１が位置する側を光モジュール３０の上側とし、第２面４２が位置する側を光モジュール３０の下側とする。

図３に示すように、基板４０の第１面４１は、方向Ｘ及び方向Ｙに沿って延在する面であり、平面視において矩形状に形成されている。第１面４１のうち第１端面４０ａ寄りの領域には、金属膜である複数のパターン４１ａが設けられている。一方、第１面４１のうち第２端面４０ｂ寄りの領域には、複数のレンズモジュール５０が方向Ｘに沿って並んで載置されている。

図４に示すように、基板４０の第２面４２は、方向Ｘ及び方向Ｙに沿って延在する面であり、平面視において矩形状に形成されている。第２面４２のうち第２端面４０ｂ寄りの領域には、複数の光素子６０及び複数のＩＣ６１が搭載されている。本実施形態においては、説明の便宜上、各光素子６０を破線で示している。各光素子６０は、例えばＰＤ（Photodiode）等の受光素子である。各光素子６０は、受光面がレンズモジュール５０側に向くように、基板４０に設けられた各貫通孔４８ａと基板４０の厚み方向（方向Ｚ）において重なっている。これにより、光素子６０は、基板４０を挟んで対向するレンズモジュール５０からの光を、貫通孔４８ａを介して受け取ることができる。なお、光素子６０は、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等の発光素子であってもよい。光素子６０を第２面４２に配置するため、貫通孔４８ａの第２面４２における開口面積は光素子６０の表面積よりも小さくなるように形成されている。各ＩＣ６１は、光素子６０の動作を制御する集積回路である。各ＩＣ６１は、例えば基板４０内の配線又はボンディングワイヤ等を介して光素子６０に接続されていてもよい。本実施形態においては、３つの光素子６０に対して、１つのＩＣ６１が接続されている。ＩＣ６１を、光素子６０の近くに配置（例えば、隣接させて配置）することにより、ＩＣ６１と光素子６０との通信速度を高く維持することができる。

レンズモジュール５０は、光ファイバ１１と光素子６０とを光学的に結合させる部品である。レンズモジュール５０は、光ファイバ１１から出射される光を透過する材料（例えば、ガラス又は光透過性樹脂）からなる。図５に示すように、レンズモジュール５０は、光ファイバ１１から方向Ｙに沿って出射される光Ｌを、内部に有するミラー５５によって反射させ、光Ｌの伝搬方向を方向Ｚに沿う向きに変換する。例えば、ミラー５５は、入射した光Ｌを入射方向に対して９０度となる方向に反射する。ミラー５５によって反射された光Ｌは、基板４０に設けられた貫通孔４８ａを介して光素子６０へと入射する。レンズモジュール５０は、溝部５１、上面５２、下面５３、突当面５４、ミラー５５及びレンズ５６を有する。

溝部５１は、方向Ｙに沿って延びるＶ溝（ＸＺ平面においてＶ字状をなす溝）であり、光ファイバ１１の端部を保持する保持部である。溝部５１は、レンズモジュール５０に対する光ファイバ１１の位置を規定し、方向Ｘにおける光ファイバ１１の位置ずれを防止する。溝部５１に載置された光ファイバ１１の端部は、例えば接着剤によって溝部５１に固定される。接着剤は、例えば紫外線硬化性接着剤であってもよいし、光ファイバ１１から出射される光Ｌを透過する光透過性接着剤であってもよい。溝部５１の形状は、Ｖ溝に限られず、例えば底部が丸みを帯びたＵ溝であってもよいし、方向Ｘ及び方向Ｙに沿って延在する底面を有する矩形溝であってもよい。なお、光ファイバ１１の端部を保持する保持部（本実施形態においては溝部５１）は、必ずしもレンズモジュール５０に設けられていなくてもよい。例えば、レンズモジュール５０とは異なる別部品に溝部５１が設けられていてもよい。このとき、例えばレンズモジュール５０が一対の凸部を有し、溝部５１が設けられた別部品が一対の凹部を有し、レンズモジュール５０の凸部が別部品の凹部に嵌ることにより部品同士が接続されてもよい。

上面５２は、レンズモジュール５０の上部に位置する面であり、方向Ｘ及び方向Ｙに沿って延在している。上面５２は、溝部５１よりもレンズモジュール５０の先端側（図５における右側）に位置している。また、上面５２には、ミラー５５を有する窪みが設けられている。下面５３は、レンズモジュール５０の下部に位置する面であり、方向Ｘ及び方向Ｙに沿って延在している。下面５３の大部分は、方向Ｚにおいて、溝部５１及び上面５２と対向している。

突当面５４は、光ファイバ１１の先端面が突き当たる面であり、方向Ｘ及び方向Ｚに沿って延在している。突当面５４は、溝部５１の端部と上面５２の端部とを接続するように設けられている。光ファイバ１１から出射された光Ｌは、突当面５４を通過してミラー５５へと入射する。なお、突当面５４と、光ファイバ１１の先端面とは直接接触していなくともよく、光Ｌを透過する光透過性接着剤又は屈折率整合剤を介して互いに固定されていてもよい。

ミラー５５は、光ファイバ１１から出射された光Ｌの伝搬方向を変換する部材である。ミラー５５は、ＸＹ平面及びＸＺ平面のそれぞれに対して傾斜して設けられている。ミラー５５は、光ファイバ１１から方向Ｙに沿って出射された光Ｌを受け、その光Ｌをレンズ５６に向けて反射させる。光Ｌの入射光軸と反射光軸とは、例えば直角を成していてもよい。

レンズ５６は、光素子６０と光学的に結合する部材である。レンズ５６は、レンズモジュール５０のうち下側に突出した部分に設けられている。図６に示すように、レンズ５６は、方向Ｚにおいて光素子６０と対向しており、光素子６０に向かって凸状に湾曲する表面を有する。レンズ５６の焦点Ｆは、光素子６０の表面よりも内部に位置している。レンズ５６は、ミラー５５によって反射された光Ｌを収束させ、光素子６０へと入射させる。レンズ５６の各種パラメータ（例えば、レンズ５６の表面形状、大きさ、材質等）は、レンズ５６の焦点Ｆが光素子６０の内部に位置するように最適化されている。

次に、図７及び図８を参照して、基板４０の詳細な構成について説明する。図７は、基板４０を示す斜視図である。図８は、図７に示す破線Ｂによって囲まれた部分の拡大図である。図７に示すように、基板４０には、複数のキャビティ４３が設けられている。各キャビティ４３は、第１面４１から第２面４２に向かって凹む窪みであり、それぞれの内部にレンズモジュール５０が収容される。複数のキャビティ４３は、方向Ｘに沿って並んで設けられている。キャビティ４３の数は、基板４０に搭載されるレンズモジュール５０の数と同数又はそれ以上であってもよい。本実施形態においては、レンズモジュール５０の数と同数（４つ）のキャビティ４３が設けられている。各キャビティ４３は、例えばザグリ加工によって形成されてもよい。隣り合うキャビティ４３同士の間には、方向Ｙに沿って基板４０の内から外に延在する梁部４３ａが設けられている。梁部４３ａは、各キャビティ４３の第１底部４５から基板４０の第１面４１に向かって立ち上がるように形成されている。

各キャビティ４３は、第１キャビティ４４及び第２キャビティ４７を含む。第１キャビティ４４は、キャビティ４３の大部分を構成する窪みであり、第１底部４５及び壁面４６を有する。第１底部４５は、レンズモジュール５０が載置される部分であり、本実施形態においては、方向Ｘ及び方向Ｙに沿って延在する平坦な面である。第１底部４５は、その外縁が方向Ｙに沿って延びる長辺を有する長方形状を呈しており、レンズモジュール５０の全体を載置可能な大きさとなっている。なお、第１底部４５にレンズモジュール５０が載置されるとは、第１底部４５にレンズモジュール５０が直接接触するように載置される場合のみならず、接着剤等の部材を介して第１底部４５にレンズモジュール５０が載置される場合を含む。

図８に示すように、第１底部４５は、一対の位置決め孔４５ａを有する。各位置決め孔４５ａは、第１底部４５から第２面４２（図４を参照）に向かって貫通する孔である。一対の位置決め孔４５ａは、キャビティ４３に対するレンズモジュール５０の位置決め機構として機能する。例えば、一対の位置決め孔４５ａに対応する一対の凸部がレンズモジュール５０に設けられており、当該凸部が位置決め孔４５ａに嵌め込まれるようにレンズモジュール５０を載置することで、レンズモジュール５０が備えるレンズ５６（図５を参照）と光素子６０とが好適に光結合するようになっていてもよい。なお、位置決め孔４５ａの数は１つであってもよいが、２つ以上の位置決め孔４５ａが形成されていることで、レンズモジュール５０の位置決めをより精度よく行うことができる。なお、各位置決め孔４５ａは、第１底部４５から第２面４２まで貫通している必要はなく、底面を有する非貫通孔であってもよい。

また、レンズモジュール５０の位置決めに使用される位置決め機構の態様は、位置決め孔４５ａに限られない。例えば、第１底部４５及びレンズモジュール５０のそれぞれにマークを設け、当該マーク同士が重なる位置にレンズモジュール５０を載置することで、レンズモジュール５０のレンズ５６と光素子６０とが好適に光結合する態様であってもよい。このとき、レンズモジュール５０を介して第１底部４５に設けられたマークを視認可能とするために、レンズモジュール５０の材料は、可視光を透過する材料（例えば、ガラス又は光透過性樹脂）であってもよい。

図７に示すように、壁面４６は、第１底部４５の外縁から基板４０の第１面４１に向かって立ち上がる面である。壁面４６は、第１壁面４６ａ及び一対の第２壁面４６ｂを有する。第１壁面４６ａは、第１キャビティ４４のうち第１端面４０ａ寄りの端部に設けられた壁面であり、方向Ｘ及び方向Ｚに沿って延在している。第１壁面４６ａは、キャビティ４３に収容されるレンズモジュール５０の先端面と対向する。なお、第１壁面４６ａは、キャビティ４３に収容されるレンズモジュール５０と接触しなくともよく、第１壁面４６ａとレンズモジュール５０との間には隙間が設けられてもよい。第１壁面４６ａと第１底部４５とが交わる角部は、Ｒ形状を有していてもよい。

一対の第２壁面４６ｂは、方向Ｘにおいて互いに対向する壁面であり、方向Ｙ及び方向Ｚに沿って延在している。第２壁面４６ｂは、キャビティ４３に収容されるレンズモジュール５０の側面と対向する。なお、第２壁面４６ｂは、キャビティ４３に収容されるレンズモジュール５０と接触しなくともよく、第２壁面４６ｂとレンズモジュール５０との間には隙間が設けられてもよい。第２壁面４６ｂと第１底部４５とが交わる角部は、Ｒ形状を有していてもよい。また、第１キャビティ４４のうち第２端面４０ｂ寄りの端部には、壁面が設けられていない。すなわち、キャビティ４３は第２端面４０ｂにおいて開口している。これにより、当該開口からキャビティ４３の内部に向かってレンズモジュール５０を収容可能となっている。また、レンズモジュール５０をキャビティ４３に収容した状態において、レンズモジュール５０に接続された光ファイバ１１を当該開口からキャビティ４３の外側へと引き出し可能になっている。

図８に示すように、第２キャビティ４７は、第１キャビティ４４の第１底部４５に設けられた窪みである。第２キャビティ４７は、方向Ｘに沿って延びるように形成されている。第２キャビティ４７は、第１キャビティ４４の第１底部４５よりも第２面４２側に第２底部４８を有する。本実施形態においては、第２底部４８は、方向Ｘ及び方向Ｙに沿って延在する平坦な面である。第２底部４８には、レンズモジュール５０の一部（方向Ｚに沿って下側に突出した部分）が載置される（図５を参照）。第２底部４８には、複数の貫通孔４８ａが設けられている。１つの第２キャビティ４７につき２つの丸孔と１つの長孔が貫通孔４８ａとして設けられている。貫通孔４８ａの数及び形状はこれに限定されず、第２面４２に搭載される光素子６０（図４を参照）の数又は形状に応じて適宜変更されてもよい。図６の断面図に示すように、貫通孔４８ａは、第２底部４８から第２面４２に向かって貫通している。レンズ５６から光素子６０に向かう光Ｌが貫通孔４８ａの内部を通過する。貫通孔４８ａは、第２底部４８から第２面４２に向かって内径が小さくなるテーパ形状を有している。貫通孔４８ａの内径及びテーパ角度は、レンズ５６から光素子６０に向かう光Ｌの進路を妨げない大きさに最適化されている。なお、貫通孔４８ａは、内径の大きさが一定であるストレート形状の貫通孔であってもよい。

図５を参照して、レンズモジュール５０のキャビティ４３への収容態様について説明する。図５に示すように、レンズモジュール５０は、その大部分が第１キャビティ４４に収容され、レンズ５６が設けられている部分（方向Ｚに沿って下側に突出した部分）が第２キャビティ４７に収容される。本実施形態においては、レンズモジュール５０の全体構成が基板４０上に位置しているが、レンズモジュール５０の基端部分（図５における左側の端部）が基板４０の外側に突出していてもよい。レンズモジュール５０の下面５３と、第１キャビティ４４の第１底部４５との間には接着剤が設けられ、レンズモジュール５０がキャビティ４３に対して固定される。接着剤は、例えば紫外線硬化性接着剤であってもよい。光ファイバ１１のうち基板４０上に位置する部分（取付け部分）は、基板４０の第１面４１に沿って延在しており、その中心軸がキャビティ４３の内部に位置している。これにより、光ファイバ１１の端部は、基板４０の第２端面４０ｂにおいて曲げが発生することなくストレートに延在している。

第１キャビティ４４の深さＤ１は、例えばレンズモジュール５０の厚み等に応じて最適化される。ここで、第１キャビティ４４の深さＤ１とは、基板４０の厚み方向（方向Ｚ）における第１面４１から第１底部４５までの距離である。本実施形態においては、第１キャビティ４４の深さＤ１は、基板４０の厚み（第１面４１から第２面４２までの距離）の半分以上の大きさである。例えば、基板４０の厚みを１０としたとき、第１キャビティ４４の深さＤ１は、６から８であってもよい。

また、第１キャビティ４４の深さＤ１は、レンズモジュール５０の厚みＴの半分以上の大きさであってもよい。ここで、レンズモジュール５０の厚みＴとは、方向Ｚにおける上面５２から下面５３までの距離である。第１キャビティ４４の深さＤ１が大きくなるほど、レンズモジュール５０のより多くの部分がキャビティ４３に収容されるので、光モジュール３０が薄型化される。本実施形態においては、レンズモジュール５０の上面５２がキャビティ４３の外部（基板４０の第１面４１よりも上側）に位置しているが、上面５２がキャビティ４３の内部（基板４０の第１面４１と面一又は第１面４１よりも下側）に位置するように第１キャビティ４４の深さＤ１が更に大きくなっていてもよい。

第２キャビティ４７の深さＤ２は、第１キャビティ４４の深さＤ１よりも大きい。ここで、第２キャビティ４７の深さＤ２とは、基板４０の厚み方向における第１面４１から第２底部４８までの距離である。第２キャビティ４７の深さＤ２は、例えばレンズモジュール５０の厚み等に応じて最適化されていてもよい。例えば、基板４０の厚みＴを１０としたとき、第２キャビティ４７の深さＤ２は、例えば７から９であってもよい。

以上、本実施形態に係る光モジュール３０及び光コネクタケーブル１では、基板４０の厚み方向（方向Ｚ）に窪むキャビティ４３を設け、キャビティ４３の内部にレンズモジュール５０の少なくとも一部が収容される。これにより、光モジュール３０では、キャビティ４３に収容されるレンズモジュール５０の分だけ厚みが抑えられ、薄型化される。これに伴い、光モジュール３０を備える光コネクタケーブル１についても薄型化される。また、基板にキャビティ４３が設けられていない従来の光モジュールでは、基板の平坦な表面上にレンズモジュールが載置される。この場合、基板の外側において延在する光ファイバの高さと、基板上に実装される光ファイバの端部の高さとのギャップが大きいので、光ファイバを大きく曲げる必要（曲率を大きくする必要）がある。一方、本実施形態に係る光モジュール３０では、レンズモジュール５０が基板４０のキャビティ４３内に収容されるので、基板４０上に実装される光ファイバ１１の高さが低くなり、上記ギャップが小さくなる。これにより、さらに、従来の光モジュールにおいては、上述したように、基板上における光ファイバの実装位置が高い。そのため、光ファイバを緩やかに湾曲させて曲げを小さくしようとする場合、光ファイバの軸方向に沿う配置スペースが大きくなってしまう。一方、本実施形態に係る光モジュール３０では、基板４０上における光ファイバ１１の実装位置が従来例と比べて低いので、光ファイバ１１の軸方向に沿う配置スペースを小さくすることができる。これにより、光モジュール３０の小型化を図ることができる。

上記実施形態では、レンズモジュール５０は、光ファイバ１１の端部を保持する溝部５１（保持部）を有している。この態様によれば、溝部５１により光ファイバ１１の端部が保持されるので、光素子と光ファイバ１１との光学的な結合をより精度よくすることが可能となる。また、レンズモジュール５０とは別の部品として、溝部５１を有する部品を用意する必要がないので、光モジュール３０の製造時における部品管理が容易となる。

上記実施形態では、キャビティ４３には、レンズモジュール５０のレンズ５６に対応し且つキャビティ４３の底部から第２面４２に向かう貫通孔が設けられる。また、光素子６０は、その少なくとも一部が基板４０の厚み方向において貫通孔４８ａと重なるように基板４０の第２面４２に搭載される。これにより、レンズモジュール５０のレンズ５６と、基板４０の第２面４２側に搭載された光素子６０とを、貫通孔４８ａという簡易な構成を介して光学的に結合することができる。

上記実施形態では、貫通孔４８ａは、キャビティ４３の底部から第２面４２に向かって内径が小さくなるテーパ形状である。この態様によれば、内径が一定であるストレート形状の貫通孔と比べて貫通孔４８ａの大きさを小さくすることができる。これにより、貫通孔４８ａを設けた場合であっても基板４０の強度を維持することできる。また、貫通孔４８ａの形状をキャビティ４３の底部から第２面４２に向かって内径が小さくなるテーパ形状とすることにより、レンズ５６から光素子６０に向かうにつれ収束する光の進路が妨げられることを抑制できる。さらに、第２面４２における貫通孔４８ａの内径を小さくすることにより、第２面４２上において配線パターンを配置可能な領域を拡張することができる。

上記実施形態では、キャビティ４３は、第１面４１側の第１キャビティ４４と、第１キャビティ４４の第１底部４５よりも第２面４２側に第２底部４８を有する第２キャビティ４７とを有し、貫通孔４８ａは、第２キャビティの第２底部４８に設けられている。この態様によれば、レンズモジュール５０の底面から突出する構成となりやすいレンズ５６を主に収容する第２キャビティ４７の部分だけを深くし、他の部分（第１キャビティ４４）をそれよりも浅くして、キャビティ４３全体の領域をより小さいものとすることができる。その結果、基板４０にキャビティ４３を設ける構成であってもその強度を維持することができる。

上記実施形態では、キャビティ４３の第１面４１から底部までの深さは、レンズモジュール５０の厚み又は基板４０の厚みの半分以上の大きさである。キャビティ４３の深さが大きくなるに伴い、レンズモジュール５０のより多くの部分をキャビティ４３の内部に収容可能となる。そのため、上記態様によれば、光モジュール３０を更に薄型化することができる。

上記実施形態では、キャビティ４３は、複数のキャビティ４３であり、各キャビティ４３の間には、基板４０の内から外に延在する梁部４３ａが設けられている。この態様によれば、各キャビティ４３の外縁の一部が梁部４３ａによって規定される。また、梁部４３ａが設けられていることにより、基板４０の強度が向上する。

上記実施形態では、キャビティ４３は、キャビティ４３に対するレンズモジュール５０の位置決めに用いる孔部（位置決め孔４５ａ）又はマークを２つ以上有する。この態様によれば、キャビティ４３内の適切な位置にレンズモジュール５０を容易に収容することができ、レンズ５６と光素子６０との光結合の効率を向上させることができる。

上記実施形態では、レンズ５６の焦点は、光素子６０の表面よりも内部に位置している。この態様によれば、レンズ５６と光素子６０との相対位置に若干のズレが生じた場合であっても、レンズ５６と光素子６０との光結合効率を維持することができる。

上記実施形態では、光ファイバ１１のうち基板４０上に位置する取付け部分は、第１面４１に沿って延在し、取付け部分の中心軸は、キャビティ４３の内部に位置している。この態様によれば、光ファイバ１１のうち基板４０の外側において延在する部分の高さと、取付け部分の高さとのギャップがより小さい構成とすることができる。これにより、光ファイバ１１の曲げを更に小さくすることができるので、曲げ応力による光ファイバ１１の損傷が一層抑制される。

上記実施形態では、レンズモジュール５０は、光ファイバ１１から出射された光Ｌが光素子６０へと入射するように、又は、光素子６０から出射された光が光ファイバ１１へと入射するように光Ｌの伝搬方向を変換するミラー５５を有している。この態様によれば、基板４０に沿って位置する光ファイバ１１と、光ファイバ１１に対して基板４０を挟んで位置する光素子６０とをミラー５５を用いて光学的に結合することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく様々な実施形態に適用することができる。例えば、キャビティ４３は、第２キャビティ４７を有さず、深さが一様に形成されていてもよい。このとき、キャビティ４３の底部は全体が平坦な載置面であり、当該載置面上にレンズモジュール５０が載置されてもよい。また、第１キャビティ４４の第１底部４５が複数の凸部を有し、当該複数の凸部上にレンズモジュール５０が載置されてもよい。

また、上記実施形態における光モジュール３０は、光ファイバ１１から出射された光Ｌを光素子６０に入射させる構成であるが、光素子６０から出射された光を光ファイバ１１に入射させる構成であってもよい。このとき、光素子６０は、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等の発光素子であってもよい。また、光素子６０から出射された光は、レンズ５６によってコリメート光（平行光）に変換され、ミラー５５によって反射された後に光ファイバ１１へと入射してもよい。

１…光コネクタケーブル
１０…光ファイバケーブル
１１…光ファイバ
１２…ケーブル外被
２０…保護部材
２１…内側層
２２…外側層
３０…光モジュール
４０…基板
４０ａ…第１端面
４０ｂ…第２端面
４１…第１面
４１ａ…パターン
４２…第２面
４３…キャビティ
４３ａ…梁部
４４…第１キャビティ
４５…第１底部
４５ａ…位置決め孔
４６…壁面
４６ａ…第１壁面
４６ｂ…第２壁面
４７…第２キャビティ
４８…第２底部
４８ａ…貫通孔
５０…レンズモジュール
５１…溝部
５２…上面
５３…下面
５４…突当面
５５…ミラー
５６…レンズ
６０…光素子
６１…ＩＣ
Ａ、Ｂ…破線
Ｆ…焦点
Ｌ…光
Ｘ、Ｙ、Ｚ…方向

Claims (13)

1. 互いに対向する第１面及び第２面を有する基板と、
   前記基板に搭載される光素子と、
   前記光素子と光学的に結合するように構成されたレンズを有し、前記レンズを介して光ファイバと前記光素子とを光学的に結合するレンズモジュールと、を備え、
   前記基板には、底部を有するように前記第１面から前記第２面に向かって窪むキャビティが設けられ、
   前記レンズモジュールは、その少なくとも一部が前記キャビティの内部に収容される、光モジュール。
2. 前記レンズモジュールは、前記光ファイバの端部を保持する保持部を有する、
   請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記キャビティには、前記レンズモジュールの前記レンズに対応し且つ前記キャビティの前記底部から前記第２面に向かう貫通孔が設けられている、
   請求項１又は請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記光素子は、その少なくとも一部が前記基板の厚み方向において前記貫通孔と重なるように前記基板の前記第２面に搭載される、
   請求項３に記載の光モジュール。
5. 前記貫通孔は、前記キャビティの底部から前記第２面に向かって内径が小さくなるテーパ形状である、
   請求項３又は請求項４に記載の光モジュール。
6. 前記キャビティは、前記第１面側の第１キャビティと、前記第１キャビティの第１底部よりも第２面側に第２底部を有する第２キャビティとを有し、
   前記貫通孔は、前記第２キャビティの前記第２底部に設けられている、
   請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の光モジュール。
7. 前記キャビティの前記第１面から底部までの深さは、前記レンズモジュールの厚み又は前記基板の厚みの半分以上の大きさである、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光モジュール。
8. 前記キャビティは、複数のキャビティであり、
   各キャビティの間には、前記基板の内から外に延在する梁部が設けられている、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光モジュール。
9. 前記キャビティは、前記キャビティに対する前記レンズモジュールの位置決めに用いる孔部又はマークを２つ以上有する、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光モジュール。
10. 前記レンズの焦点は、前記光素子の表面よりも内部に位置する、
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光モジュール。
11. 前記光ファイバのうち前記基板上に位置する取付け部分は、前記第１面に沿って延在し、
    前記取付け部分の中心軸は、前記キャビティの内部に位置する、
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光モジュール。
12. 前記レンズモジュールは、前記光ファイバから出射された光が前記光素子へと入射するように、又は、前記光素子から出射された光が前記光ファイバへと入射するように光の伝搬方向を変換するミラーを有する、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の光モジュール。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の光モジュールと、
    少なくとも１つの光ファイバを有する光ファイバケーブルと、を備え、
    前記光ファイバが前記レンズを介して前記光素子と光学的に結合するように前記光ファイバケーブルが前記光モジュールに取り付けられる、光コネクタケーブル。
    
    

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