JP5485686B2 - レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、レンズアレイおよびこれを備えた光モジュールに係り、特に、複数の発光素子と光伝送体の端面とを光学的に結合するのに好適なレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールに関する。

近年、システム装置内または装置間もしくは光モジュール間において信号を高速に伝送する技術として、いわゆる光インターコネクションの適用が広まっている。ここで、光インターコネクションとは、光部品をあたかも電気部品のように扱って、パソコン、車両または光トランシーバなどに用いられるマザーボードや回路基板等に実装する技術をいう。

このような光インターコネクションに用いられる光モジュールには、例えば、メディアコンバータやスイッチングハブの内部接続、光トランシーバ、医療機器、テスト装置、ビデオシステム、高速コンピュータクラスタなどの装置内や装置間の部品接続等の様々な用途がある。

この種の光モジュールにおいては、発光素子から出射された通信情報を含む光を、レンズを介して光伝送体の一例としての光ファイバの端面に結合させることによって、光ファイバを介した通信情報の送信を行うようになっていた。

また、光モジュールの中には、双方向通信に対応すべく、光ファイバを介して伝搬されて光ファイバの端面から出射された通信情報を含む光を受光する受光素子を発光素子とともに備えたものもあった。

ここで、従来から、このような光モジュールにおいては、温度等の影響によって発光素子の光の出力特性が変化することにより、通信情報の適切な送信に支障を来たす虞があるといった問題が生じていた。

そこで、これまでにも、この種の光モジュールにおいては、発光素子の出力特性を安定させるべく発光素子から出射された光（特に、強度もしくは光量）をモニタ（監視）するための種々の技術が提案されていた。

例えば、特許文献１には、レンズ面（透過面部）の周辺に発光素子から発光された光の一部をモニタ光として受光素子側に反射させるための反射面（反射面部）を備えた光学素子が開示されている。

また、特許文献２には、面発光レーザから出射されたレーザ光を光ファイバ側に全反射させる全反射ミラーと、面発光レーザから出射されたレーザ光の一部をモニタ光としてＰＤ側に反射させる切り欠き部とが連設された光学面を備えた光学ユニットが開示されている。

特開２００８−１５１８９４号公報 特開２００６−３４４９１５号公報（特に、図１６Ａ、Ｂ参照）

しかしながら、特許文献１に記載の構成には、マルチチャンネルの光通信をコンパクトな構成で実現しようとする場合に有効に適用することが難しいといった問題点があった。すなわち、近年においては、マルチチャンネルの光通信を実現させる小型の光学部品として、複数のレンズを所定の整列方向に整列させたレンズアレイの需要が益々高まりつつある。この種のレンズアレイでは、複数の発光素子が整列された発光装置を、その各発光素子がレンズアレイの入射側の各レンズ面に対向するように配置するとともに、複数の光ファイバをレンズアレイの出射側の各レンズ面に対向するように配置して、各発光素子から出射された光をレンズアレイの各レンズによって各光ファイバの端面に光学的に結合させることにより、マルチチャンネルの光通信（送信）を行うようになっていた。そして、このようなレンズアレイにおいても、発光素子から出射された光をモニタすることは光通信の安定性を確保する観点から非常に重要であるところ、このようなレンズアレイは、各レンズの１つ１つが非常に小径に形成されているばかりでなく、互いに隣位する各レンズ同士が非常に狭ピッチに形成されているため、特許文献１に記載の構成をレンズアレイに適用してレンズの周辺にモニタ光を反射させるための反射面を形成することは困難であった。

また、特許文献２に記載の構成は、全反射ミラーと切り欠き部との境界の位置精度が要求されるため、製造が困難であるといった問題点を有していた。

そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、モニタ光を確実に得ることができるとともに製造の容易化を実現することができるレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールを提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係るレンズアレイの特徴は、複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも１つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも１つの受光素子が形成された光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記複数の発光素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、レンズアレイ本体における前記光電変換装置に臨む第１の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第１のレンズ面と、前記レンズアレイ本体における前記光伝送体の端面に臨むとともに前記第１の面と垂直に形成されている第２の面に、前記第１のレンズ面の整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第２のレンズ面と、前記レンズアレイ本体における前記第１の面に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる少なくとも１つの第３のレンズ面と、前記レンズアレイ本体の前記第１の面に対向する第３の面に、前記第１のレンズ面と前記第２のレンズ面とを結ぶ光路上に位置するように凹入形成された凹部と、この凹部における内面の一部をなすとともに、前記第２の面に対して前記第１の面から離れるに従って前記第２の面から遠ざかる傾斜角を有するように形成され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光が前記第２の面に対して垂直な入射方向から入射する第１の光学面と、前記凹部における内面の一部であって前記第１の光学面に対向する部位をなすとともに、前記第２の面に対して平行に形成され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行した前記複数の発光素子ごとの光が垂直入射する第２の光学面と、前記レンズアレイ本体における前記第１のレンズ面と前記第１の光学面との間の前記複数の発光素子ごとの光の光路上に配置され、前記第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記第１の光学面に向けて全反射させる全反射面と、前記凹部がなす空間内に配置され、前記レンズアレイ本体と同屈折率に形成され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、このプリズムにおける表面の一部をなすとともに、前記第１の光学面に臨む位置に前記第１の光学面に対して平行に配置された第１のプリズム面と、前記プリズムにおける表面の一部であって前記第１のプリズム面に対向する部位をなすとともに、前記第２の光学面に臨む位置に前記第２の光学面に対して平行に配置された第２のプリズム面と、前記第１のプリズム面上または前記第１の光学面上に配置され、前記第１の光学面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに所定の透過率で前記プリズム側に透過させ、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させる反射／透過層と、前記第１のプリズム面上の反射／透過層と前記第１の光学面との間または前記第１のプリズム面と前記第１の光学面上の前記反射／透過層との間に配置され、前記プリズムを前記レンズアレイ本体に貼り付けるための所定の屈折率の粘着シートと、前記第２の光学面と前記第２のプリズム面との間に充填された所定の屈折率の充填材とを備えた点にある。

そして、この請求項１に係る発明によれば、第１のレンズ面に入射した各発光素子ごとの光を、第１の光学面と第１のプリズム面との間の反射／透過層によって第２のレンズ面側および第３のレンズ面側にそれぞれ分光し、第３のレンズ面側に分光されたモニタ光を、第３のレンズ面によって受光素子側に出射させることができるので、モニタ光を確実に得ることができ、また、このようなモニタ光を得るための構成として、ある程度の面積を有する反射／透過層を採用することによって、レンズアレイの製造の容易化を実現することができる。また、プリズムをレンズアレイ本体と同屈折率に形成することで、プリズム内での各発光素子ごとの光の光路を第２の面に対して垂直に維持することができ、さらに、プリズム内を進行した各発光素子ごとの光を第２のプリズム面および第２の光学面に順次垂直入射させることができるので、第１の光学面に対する入射側の光路と第２の光学面に対する出射側の光路とを互いに平行にすることができる。これにより、製品検査の際に第２のレンズ面に入射する光が第２のレンズ面の中心からずれていることが確認された場合に、これを解消するための寸法調整を要する箇所を少なくすることができ、更なる製造の容易化に寄与することができる。さらに、第２の光学面を第２の面に平行に形成することによって、第２の光学面の設計および寸法精度の測定を簡便化することができる。さらにまた、例えば、レンズアレイ本体を射出成形する場合における金型からのレンズアレイ本体の離型時等において、第２の光学面にキズが形成された場合であっても、第２の光学面と第２のプリズム面との間に充填された充填材によって、第２の光学面のキズを原因とした反射光や散乱光の発生を抑制することができる。これにより、製造および取り扱い（例えば、寸法精度測定）の容易化と、反射／散乱光に起因する迷光の発生および結合効率の低下を抑制することによる光学性能の確保とを両立させることができる。また、前記レンズアレイ本体における前記第１のレンズ面と前記第１の光学面との間の前記複数の発光素子ごとの光の光路上に配置され、前記第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記第１の光学面に向けて全反射させる全反射面を備えているとともに、第１のレンズ面と第３のレンズ面とを光電変換素装置に臨む同一の面（第１の面）に配置しているので、第１のレンズ面に入射した各発光素子ごとの光を凹部側に進行させる上で無理のないコンパクトな設計が可能となる。また、前記第１の面に対向する前記第３の面に形成されている前記凹部における内面の一部を形成する互いに対向する前記第１の光学面（前記第２の面に傾斜する面）および前記第２の光学面（前記第２の面に平行な面）によって前記凹部が前記第３の面に向かって次第に広がる断面形状（略レ字形）に形成されている。これにより前記プリズムは前記凹部とほぼ同様の断面形状（略三角形）を有するものとなる。

また、請求項２に係るレンズアレイの特徴は、請求項１において、更に、前記粘着シートは、前記レンズアレイ本体との屈折率差が０．３５以下とされている点にある。

そして、この請求項２に係る発明によれば、レンズアレイ本体と粘着シートとの界面または粘着シートとプリズムとの界面における各発光素子ごとの光の屈折を抑えることができるため、第１の光学面に対する入射側の光路と第２の光学面に対する出射側の光路とをほぼ同一線上に位置させることができる。これにより、設計の際に、第２のレンズ面の位置を簡便に決定することができ、更なる製造および取り扱いの容易化（例えば、製造工程の管理および寸法精度測定の容易化）に寄与することができる。また、レンズアレイ本体と粘着シートとの界面または粘着シートとプリズムとの界面における各発光素子ごとの光のフレネル反射を抑えることができるため、迷光の発生および結合効率の低下を更に確実に抑制することができる。

さらに、請求項３に係るレンズアレイの特徴は、請求項１または２において、更に、前記充填材は、前記レンズアレイ本体との屈折率差が０．３５以下とされている点にある。

そして、この請求項３に係る発明によれば、第２のプリズム面と充填材との界面および充填材と第２の光学面との界面における各発光素子ごとの光のフレネル反射を抑制することができるので、迷光の発生および結合効率の低下を更に確実に抑制することができる。

さらにまた、請求項４に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、更に、前記充填材は、透光性の接着材からなり、前記プリズムは、前記充填材によって前記レンズアレイ本体に接着されている点にある。

そして、この請求項５に係る発明によれば、第１のレンズ面と第３のレンズ面とを光電変換素装置に臨む同一の面（第１の面）に配置することを前提として、第１のレンズ面に入射した各発光素子ごとの光を凹部側に進行させる上で無理のないコンパクトな設計が可能となる。

さらに、請求項５に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜４のいずれか１項において、更に、前記全反射面は、その前記第３の面側の端部がその前記第１の面側の端部よりも前記凹部側に位置するような前記第１の面を基準とした４５°の傾斜角を有するように形成され、前記第１の光学面は、その前記第３の面側の端部がその前記第１の面側の端部よりも前記全反射面側に位置するような前記第１の面を基準とした４５°の傾斜角を有するように形成され、前記第１のレンズ面上の光軸および前記第３のレンズ面上の光軸が、前記第１の面に垂直に形成され、前記第２のレンズ面上の光軸が、前記第２の面に垂直に形成されている点にある。

そして、この請求項５に係る発明によれば、レンズアレイ本体の形状を、設計および寸法精度の測定の更なる簡便化に適した形状にすることができる。

さらにまた、請求項６に係る光モジュールの特徴は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズアレイと請求項１に記載の光電変換装置とを備えた点にある。

そして、この請求項６に係る発明によれば、モニタ光を確実に得ることができるとともに製造の容易化を実現することができる。

本発明によれば、モニタ光を確実に得ることができるとともに製造の容易化を実現することができる。

本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第１実施形態において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図 図１に示すレンズアレイの平面図 図１に示すレンズアレイの左側面図 図１に示すレンズアレイの右側面図 図１に示すレンズアレイの下面図 第１実施形態の変形例を示す概略構成図 本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第２実施形態において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図 図７に示すレンズアレイの平面図 図８の左側面図 図８の右側面図 図８の下面図 第２実施形態の変形例を示す概略構成図 本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第３実施形態において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図 図１３に示すレンズアレイの平面図 図１４の右側面図 第３実施形態の第１の変形例を示す概略構成図 第３実施形態の第２の変形例を示す概略構成図 第１〜第３実施形態とは異なる本発明の実施の一形態を示す概略図

（第１実施形態）
以下、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。

図１は、本実施形態における光モジュール１の概要を本実施形態におけるレンズアレイ２の縦断面図とともに示した概略構成図である。図２は、図１に示すレンズアレイ２の平面図である。図３は、図１に示すレンズアレイ２の左側面図である。図４は、図１に示すレンズアレイ２の右側面図である。図５は、図１に示すレンズアレイ２の下面図である。

図１に示すように、本実施形態におけるレンズアレイ２は、光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置されるようになっている。

ここで、光電変換装置３は、半導体基板６におけるレンズアレイ２に臨む面に、この面に対して垂直方向（図１における上方向）にレーザ光Ｌを出射（発光）する複数の発光素子７を有しており、これらの発光素子７は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を構成している。なお、図１において、各発光素子７は、図１における紙面垂直方向に沿って整列形成されている。また、光電変換装置３は、半導体基板６におけるレンズアレイ２に臨む面であって、各発光素子７に対する図１の左部近傍位置に、各発光素子７からそれぞれ出射されたレーザ光Ｌの出力（例えば、強度や光量）をモニタするためのモニタ光Ｍを受光する発光素子７と同数の複数の受光素子８を有している。なお、受光素子８は、発光素子７と同方向に整列形成されており、互いに対応する素子７，８同士の間で、整列方向における位置が互いに一致している。すなわち、受光素子８は、発光素子７と同一ピッチで形成されている。この受光素子８は、フォトディテクタであってもよい。さらに、図示はしないが、光電変換装置３には、各受光素子８によって受光されたモニタ光Ｍの強度や光量に基づいて対応する発光素子７から発光されるレーザ光Ｌの出力を制御する制御回路が接続されている。このような光電変換装置３は、例えば、図示しないレンズアレイ２への当接部をレンズアレイ２に当接させるようにして、レンズアレイ２に対して対向配置されるようになっている。そして、この光電変換装置３は、公知の固定手段によってレンズアレイ２に取付けられるようになっている。

また、本実施形態における光ファイバ５は、発光素子７および受光素子８と同数配設されており、図１において、各光ファイバ５は、図１における紙面垂直方向に沿って整列形成されている。また、光ファイバ５は、発光素子７と同一ピッチで整列されている。各光ファイバ５は、その端面５ａ側の部位が多芯一括型のコネクタ１０内に保持された状態で公知の固定手段によってレンズアレイ２に取付けられるようになっている。

そして、レンズアレイ２は、このような光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置された状態で、各発光素子７と各光ファイバ５の端面５ａとを光学的に結合させるようになっている。

このレンズアレイ２についてさらに詳述すると、図１に示すように、レンズアレイ２は、レンズアレイ本体４を有しており、このレンズアレイ本体４は、その縦断面の外形がほぼ台形状に形成され、また、図２に示すように、その平面形状がほぼ長方形状に形成され、さらに、図３および図４に示すように、その側面形状が長方形状に形成されている。

図１および図５に示すように、レンズアレイ２は、第１の面としてのレンズアレイ本体４における光電変換素装置３に臨む図１の下端面４ａ（平面）に、発光素子７と同数の複数（８個）の平面円形状の第１のレンズ面（凸レンズ面）１１を有している。これら複数の第１のレンズ面１１は、発光素子７に対応する所定の整列方向（図１における紙面垂直方向、図５における縦方向）に整列するように形成されている。また、各第１のレンズ面１１は、発光素子７と同一ピッチで形成されている。さらに、図１に示すように、各第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）は、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７から発光されるレーザ光Ｌの中心軸に一致している。

このような各第１のレンズ面１１には、図１に示すように、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７ごとに出射されたレーザ光Ｌが入射する。そして、各第１のレンズ面１１は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌをそれぞれコリメートした上でレンズアレイ本体４の内部へと進行させる。

また、図１および図３に示すように、レンズアレイ２は、第２の面としてのレンズアレイ本体４における光ファイバ５の端面５ａに臨む図１の左端面４ｂ（平面）に、第１のレンズ面１１と同数の複数の第２のレンズ面（凸レンズ面）１２を有している。これら複数の第２のレンズ面１２は、第１のレンズ面１１の整列方向と同方向に整列するように形成されている。各第２のレンズ面１２は、第１のレンズ面１１と同一ピッチで形成されている。なお、各第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）は、各第２のレンズ面１２に対応する各光ファイバ５の端面５ａの中心軸と同軸上に配置されていることが望ましい。

このような各第２のレンズ面１２には、図１に示すように、各第２のレンズ面１２に対応する各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射してレンズアレイ本体４の内部の光路を進行してきた各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが、その中心軸を各第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）と一致させた状態でそれぞれ入射する。そして、各第２のレンズ面１２は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、各第２のレンズ面１２に対応する各光ファイバ５の端面５ａに向けてそれぞれ出射させる。

このようにして、各発光素子７と各光ファイバ５の端面５ａとが第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２を介して光学的に結合されるようになっている。

さらに、図１および図５に示すように、レンズアレイ本体４の下端面４ａにおける第１のレンズ面１１に対する図１の左部近傍位置には、受光素子８と同数（本実施形態においては、発光素子７、光ファイバ５、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２とも同数）の第３のレンズ面１３が形成されている。各第３のレンズ面１３は、受光素子８に対応する所定の整列方向すなわち第１のレンズ面１１の整列方向と同方向に整列するように形成されている。また、各第３のレンズ面１３は、各受光素子８と同一ピッチで形成されている。なお、各第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）は、各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各受光素子８の受光面の中心軸に一致することが望ましい。

このような各第３のレンズ面１３には、図１に示すように、レンズアレイ本体４の内部側から各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍが入射する。そして、各第３のレンズ面１３は、入射した各発光素子７ごとのモニタ光Ｍを、各第３のレンズ面１３に対応する各受光素子８に向けてそれぞれ出射させる。

さらにまた、図１および図４に示すように、レンズアレイ本体４は、図１における右上端部に、全反射面４ｄを有しており、この全反射面４ｄは、その上端部がその下端部よりも図１における左側（すなわち、後述する凹部１４側）に位置するような傾斜面に形成されている。この全反射面４ｄは、第１のレンズ面１１と後述する凹部１４の第１の光学面１４ａとの間の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路上に配置されている。

このような全反射面４ｄには、図１に示すように、各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射した後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが、図１における下方から臨界角以上の入射角で入射する。そして、全反射面４ｄは、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、図１における左側に向かって全反射させる。

なお、全反射面４ｄ上に、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等からなる反射膜をコーティングしてもよい。

また、図１および図２に示すように、第３の面としてのレンズアレイ本体４における図１の上端面４ｃ（平面）には、凹部１４が、第１のレンズ面１１と第２のレンズ面１２とを結ぶ光路上に位置するように凹入形成されている。なお、上端面４ｃは、下端面４ａに対して平行に形成されている。

ここで、図１に示すように、凹部１４は、その内面の一部（凹部１４の図１における右側面）をなす第１の光学面１４ａを有している。この第１の光学面１４ａは、その上端部がその下端部よりも図１における右側（すなわち、全反射面４ｄ側）に位置するような左端面４ｂに対して所定の傾斜角を有する傾斜面に形成されている。

このような第１の光学面１４ａには、図１に示すように、全反射面４ｄによって全反射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが、所定の入射角で入射する。ただし、第１の光学面１４ａへの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの入射方向は、左端面４ｂに対して垂直となっている。

また、図１に示すように、凹部１４は、その内面の一部であって、第１の光学面１４ａに対して図１の左方において対向する部位（凹部１４の図１における左側面）をなす第２の光学面１４ｂを有しており、この第２の光学面１４ｂは、左端面４ｂに対して平行に形成されている。

このような第２の光学面１４ｂには、図１に示すように、第１の光学面１４ａに入射した後に各第２のレンズ面１２側に向かって進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが垂直入射する。そして、第２の光学面１４ｂは、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを垂直に透過させる。

さらに、図１に示すように、凹部１４がなす空間内には、縦断面台形状のプリズム１６が配置されており、このプリズム１６は、レンズアレイ本体４と同一の屈折率に形成されている。なお、プリズム１６は、レンズアレイ本体４と同一の材料（例えば、ポリエーテルイミド等の樹脂材料）によって形成してもよい。例えば、レンズアレイ本体４とプリズム１６とをポリエーテルイミドとしてのSABIC社製Ultem（登録商標）によって形成した場合には、レンズアレイ本体４およびプリズム１６の屈折率は、波長８５０nmの光について１．６４となる。

この他にも、レンズアレイ本体４とプリズム１６とを、環状オレフィン樹脂としてのＪＳＲ社製のARTON（登録商標）によって形成した場合には、波長８５０ｎｍの光についての屈折率が１．５０となる。

ここで、図１に示すように、プリズム１６は、その表面の一部（プリズム１６の図１における右側面）をなす第１のプリズム面１６ａを有しており、この第１のプリズム面１６ａは、第１の光学面１４ａに対して図１における左方向に所定の間隔をもって臨む位置に、第１の光学面１４ａに対して平行に配置されている。

また、図１に示すように、プリズム１６は、その表面の一部（プリズム１６の図１における左側面）をなす第２のプリズム面１６ｂを有している。この第２のプリズム面１６ｂは、第２の光学面１４ｂに対して図１における右方向に所定の間隔をもって臨む位置に、第２の光学面１４ｂに対して平行に配置されている。

このプリズム１６は、第１の光学面１４ａに入射した後に第２のレンズ面１２側に向かって進行する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路を形成するようになっている。

さらに、図１に示すように、第１のプリズム面１６ａ上には、均一な厚みを有する薄肉の反射／透過層１７が配置されている。この反射／透過層１７は、その第１のプリズム面１６ａ側の表面が第１のプリズム面１６ａに密接している。

さらにまた、図１に示すように、反射／透過層１７と第１の光学面１４ａとの間には、均一な厚みを有する透光性の所定の屈折率の粘着シート１５が配置されており、この粘着シート１５は、その反射／透過層１７側の表面が反射／透過層１７に密接しているとともに、その第１の光学面１４ａ側の表面が第１の光学面１４ａに密接している。そして、この粘着シート１５によって、プリズム１６が反射／透過層１７を介してレンズアレイ本体４（より具体的には、第１の光学面１４ａ）に貼り付けられている。この粘着シート１５としては、例えば、巴川製紙所製のFitwell（登録商標）のような粘着性を有する薄肉（例えば、２０μｍ）の屈折率整合フィルム等を用いることができる。

ここで、図１に示すように、第１の光学面１４ａに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、粘着シート１５を透過した後に反射／透過層１７に入射する。そして、反射／透過層１７は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、所定の反射率で第３のレンズ面１３側に反射させるとともに、所定の透過率でプリズム１６側に透過させる。

この際に、反射／透過層１７は、図１に示すように、反射／透過層１７に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌのそれぞれの一部（反射率分の光）を、各発光素子７にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍとして各モニタ光Ｍに対応する各第３のレンズ面１３側に向かって反射させる。

そして、このようにして反射／透過層１７によって反射された各発光素子７ごとのモニタ光Ｍは、各第３のレンズ面１３側に向かってレンズアレイ本体４の内部を進行した後に、各第３のレンズ面１３からこれらに対応する各受光素子８に向けてそれぞれ出射される。

ここで、例えば、反射／透過層１７を、第１のプリズム面１６ａ上にＣｒの単層膜を公知のコーティング技術を用いてコーティングすることによって形成した場合には、例えば、反射／透過層１７の反射率を３０％、透過率を３０％（吸収率４０％）とすることができる。なお、ＮｉやＡｌ等のＣｒ以外の単一金属の単層膜によって反射／透過層１７を形成してもよい。また、反射／透過層１７を、第１のプリズム面１６ａ上にＴｉＯ_２やＳｉＯ_２等からなる公知の誘電体多層膜を公知のコーティング技術を用いてコーティングすることによって形成した場合には、例えば、反射／透過層１７の反射率を２０％、透過率を８０％とすることができる。この他にも、反射／透過層１７の反射率および透過率としては、レーザ光Ｌの出力をモニタするために十分とみなされる光量のモニタ光Ｍを得ることができる限度において、反射／透過層１７の材質や厚み等に応じた所望の値を設定することができる。また、反射／透過層１７のコーティングには、インコーネル蒸着等のコーティング技術を用いてもよい。さらに、例えば、ガラスフィルタによって反射／透過層１７を構成してもよい。

一方、反射／透過層１７によって透過された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、透過の直後に第１のプリズム面１６ａに入射する。そして、第１のプリズム面１６ａに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、プリズム１６の内部の光路上を第２のレンズ面１２側に向かって進行する。

このとき、プリズム１６がレンズアレイ本体４と同屈折率に形成されていることによって、プリズム１６の内部における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路を、全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとを結ぶレーザ光Ｌの光路に対して平行に維持することができる。

このことを詳細に説明すると、まず、第１の光学面１４ａ、粘着シート１５と反射／透過層１７との界面および第１のプリズム面１６ａが互いに平行であることを前提として、以下の（１）および（２）の各式が成立する。

（第１の光学面におけるスネルの法則）
ｎ_１ｓｉｎθ_１＝ｎ_２ｓｉｎθ_２ （１）
（第１のプリズム面におけるスネルの法則）
ｎ_２ｓｉｎθ_２＝ｎ_１ｓｉｎθ_３ （２）

ただし、（１）および（２）式において、ｎ_１は、レンズアレイ本体４およびプリズム１６の屈折率であり、ｎ_２は、粘着シート１５の屈折率である。これらｎ_１およびｎ_２は、いずれも同一の波長の光を基準としている。また、（１）式におけるθ_１は、第１の光学面１４ａへの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの入射角である。さらに、（１）および（２）式におけるθ_２は、第１の光学面１４ａからの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの出射角であって、第１のプリズム面１６ａへの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの入射角である。ただし、ここでは、レンズアレイ本体４、粘着シート１５およびプリズム１６に比較して、反射／透過層１７の厚み（光路方向の寸法）が極めて薄いことから、反射／透過層１７におけるレーザ光Ｌの屈折は無視している。また、（２）式におけるθ_３は、第１のプリズム面１６ａからの各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの出射角である。θ_１〜θ_３の基準（０°）は、いずれも第１の光学面１４ａの面法線方向にとられている。

ここで、（１）式の右辺と（２）式の左辺とが共通することから、次式が導かれる。

ｎ_１ｓｉｎθ_１＝ｎ_１ｓｉｎθ_３ （３）

そして、（３）式より、θ_３＝θ_１となる。このことは、プリズム１６の内部における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路が、全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとを結ぶレーザ光Ｌの光路に対して平行であることを示していることに他ならない。

かくして全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとを結ぶレーザ光Ｌの光路に対する平行性を維持しつつ、プリズム１６内の光路上を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、図１に示すように、第２のプリズム面１６ｂに垂直入射するとともに、この第２のレンズ面１６ｂからプリズム１６の外部に垂直に出射される。

また、図１に示すように、レンズアレイ本体４は、第２の光学面１４ｂと第２のプリズム面１６ｂとの間に充填された所定の屈折率の充填材１８を有している。ここで、図１に示すように、充填材１８における第２のプリズム面１６ｂ側の表面（以下、入射側の表面と称する）１８ａには、第２のプリズム面１６ｂから出射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが出射の直後に垂直入射する。そして、入射側の表面１８ａに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、充填材１８の内部の光路上を第２のレンズ面１２側に向かって進行する。さらに、この充填材１８の内部の光路上を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、充填材１８における第２の光学面１４ｂ側の表面（以下、出射側の表面と称する）１８ｂに垂直入射するとともに、この出射側の表面１８ｂから充填材１８の外部に垂直に出射される。

このようにして充填材１８から垂直に出射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、出射の直後に、前述のように第２の光学面１４ｂに垂直入射する。そして、第２の光学面１４ｂに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、第２の光学面１４ｂ以後のレンズアレイ本体４の内部の光路上を各第２のレンズ面１２側に向かって進行した後に、各第２のレンズ面１２によって、これらに対応する各光ファイバ５の端面５ａに向けてそれぞれ出射される。

以上の構成によれば、第１のレンズ面１１に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、粘着シート１５と第１のプリズム面１６ａとの間の反射／透過層１７によって各第２のレンズ面１２側および各第３のレンズ面１３側にそれぞれ分光し、各第３のレンズ面１３側に分光されたモニタ光Ｍを、各第３のレンズ面１３によって各受光素子８側に出射させることができる。この結果、モニタ光Ｍを確実に得ることができ、また、このようなモニタ光Ｍを得るための構成として、ある程度の面積を有する形成が容易な反射／透過層１７を採用することによって、レンズアレイ２を容易に製造することができる。

また、本実施形態によれば、プリズム１６をレンズアレイ本体４と同屈折率に形成することによって、プリズム１６内での各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路を左端面４ｂに対して垂直に維持することができる。さらに、このようなプリズム１６の内部の光路上を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、第２のプリズム面１６ｂおよび第２の光学面１４ｂに順次垂直入射させることができる。これにより、レンズアレイ本体４の内部における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路を、第１の光学面１４ａに対する入射側（図１における全反射面４ｄと第１の光学面１４ａとの間）と第２の光学面１４ｂに対する出射側とで互いに平行にすることができる。この結果、例えば、製品検査の際に、各第２のレンズ面１２に入射する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが各２のレンズ面１２の中心からずれていることが確認された場合に、これを補正するための寸法調整（金型形状の変更等）を要する箇所を少なくすることができる。具体的には、仮に、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路との平行性を確保できない構成の場合には、第２のレンズ面１２に対する入射光の軸ずれを許容限度内に補正するために、凹部１４の各光学面１４ａ、１４ｂやプリズム１６の各プリズム面１６ａ、１６ｂの寸法（傾斜角を含む）の調整を要する場合がある。

これに対して、本実施形態においては、全反射面４ｄにおける全反射方向が左端面４ｂに垂直であること、および、第２の光学面１４ｂならびに第２のプリズム面１６ｂが左端面４ｂに平行であることについての寸法精度が確保されれば、各面１４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ｂにそれぞれ最適な傾斜角を設定し直すような複雑な寸法調整は要しない。これにより、更なるレンズアレイ２の製造の容易化に寄与することができる。

さらに、本実施形態によれば、第２の光学面１４ｂを左端面４ｂに平行に形成することによって、第２の光学面１４ｂの設計および寸法精度の測定を簡便化することができる。

さらにまた、本実施形態においては、第２の光学面１４ｂと第２のプリズム面１６ｂとの間に充填材１８が充填されていることによって、第２の光学面１４ｂにキズが形成されている場合であっても、このキズを原因とした第２の光学面１４ｂにおけるレーザ光Ｌの反射または散乱を抑制することができる。このような充填材１８による反射／散乱光の抑制作用は、すりガラスに水滴を落とすと、その部分の凹凸が水に覆われて透明になることと同様の原理である。ここで、レーザ光Ｌの反射や散乱は、迷光の発生やファイバ端５ａへのレーザ光Ｌの結合効率の低下を招くため、これを抑制することは光学性能を確保する上で大いに意義がある。特に、このような反射／散乱光の抑制作用は、レンズアレイ本体４を、金型を用いた樹脂材料（ポリエーテルイミド等）の射出成形によって一体成形する場合に有効である。すなわち、レンズアレイ本体４を射出成形する場合には、凹部１４の形状が転写された成形品を金型から離型することになるが、本実施形態においては、前述のように、設計および寸法精度測定の簡便化等の観点から第２の光学面１４ｂが左端面４ｂに平行（換言すれば、上端面４ｃに垂直）に形成されている。このため、離型の際には、金型が、第２の光学面１４ｂの面方向に摺動するようにして図１の上方向に相対移動することによって離型が行われることになり、第２の光学面１４ｂが傷つきやすくなる。したがって、このようなキズの発生頻度が高い第２の光学面１４ｂの構成上、キズがもたらす光学性能上の不具合を回避する充填材１８を設ける意義はきわめて大きい。したがって、本実施形態によれば、第２の光学面１４ｂを左端面４ｂに平行に形成することによる製造および取り扱い（例えば、寸法精度測定）の容易化と、第２の光学面１４ｂにおける反射／散乱光を抑えることによる迷光の発生および結合効率の低下の抑制（すなわち光学性能の確保）とを両立させることができる。

また、前述のように、反射／透過層１７を、第１のプリズム面１６ａ上に単一金属の単層膜や誘電体多層膜をコーティングすることによって形成すれば、反射／透過層１７の構成を簡素化することができるので、更なる製造の容易化を実現することができる。さらに、コーティングによって反射／透過層１７を極めて薄く（例えば、１μｍ以下に）形成することができるので、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが反射／透過層１７を透過する際の屈折によって生じるレーザ光Ｌの横ずれ（図１における縦方向への移動量）を、無視できるレベルまで小さくすることができる。これにより、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路とを同一線上に近づけることができるので、設計の際に、第２のレンズ面１２の位置を簡便に決定することができ、更なる製造の容易化に寄与することができる。

さらに、好ましくは、粘着シート１５を、レンズアレイ本体４との屈折率差が０．３５以下（より好ましくは、０）となるように構成する。このようにすれば、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが粘着シート１５を透過する際の屈折を抑制することができるので、この粘着シート１５の透過時におけるレーザ光Ｌの横ずれを抑えることができる。なお、屈折率差を０にすれば屈折が全く生じないことは言うまでもない。これにより、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路とをほぼ同一線上に位置させることができるので、設計の際に第２のレンズ面１２の位置を更に簡便に決定することができ、更なる製造の容易化に寄与することができる。

さらにまた、充填材１８として透光性の接着材を用いるとともに、この充填材１８によってプリズム１６をレンズアレイ本体４に接着してもよい。このようにすれば、粘着シート１５だけの場合よりも更に強固にプリズム１６をレンズアレイ本体４に固定することができるので、耐衝撃性等の機械的な強度を向上させることができる。また、充填材１８が、プリズム１６をレンズアレイ本体４に接着する接着材を兼ねることができるので、コストを削減することができる。なお、このような透光性の接着剤を兼ねる充填材１８としては、例えば、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いることができる。

また、好ましくは、充填材１８を、レンズアレイ本体４との屈折率差が所定値としての０．３５以下（より好ましくは、０）となるように構成する。このようにすれば、第２のプリズム面１６ｂと充填材１８との界面におけるフレネル反射および充填材１８と第２の光学面１４ｂとの界面におけるフレネル反射を抑制することができるので、迷光の発生および結合効率の低下を更に確実に抑制することができる。なお、レンズアレイ本体４を前述したSABIC社製Ultemによって形成する場合に、これに対応する充填材１８としては、例えば、三菱ガス化学社製ＬＰＣ１１０１を用いることができる。この製品は、メーカ公表値のｄ線に対する屈折率およびアッベ数を下に計算された波長８５０ｎｍの光の屈折率が１．６６とされている。この場合、充填材１８は、レンズアレイ本体４との屈折率差が０．０２（λ＝８５０ｎｍ基準）となる。この他にも、レンズアレイ本体４を前述したＪＳＲ社製のARTONによって形成する場合は、これに対応する好適な充填材１８としては、ＵＶ硬化樹脂としての（株）テクス製のA１７５４Bを用いることができる。この製品は、波長８５０ｎｍの光の屈折率が１．５０とされており、この場合には、レンズアレイ本体４と充填材１８との屈折率差が０となる。

さらに、好ましくは、全反射面４ｄの傾斜角を、下端面４ａを基準（０°）として図１における時計回りに４０°〜５０°（より好ましくは、４５°）とする。また、第１の光学面１４ａの傾斜角を、下端面４ａを基準（０°）として図１における反時計回りに４０°〜５０°（より好ましくは、４５°）とする。このようにすれば、全反射面４ｄに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを凹部１４側に向かって全反射させるとともに、第１の光学面１４ａに入射したレーザ光Ｌを第２のレンズ面１２側と第３のレンズ面１３側とに分光するのに無理がない設計が可能となる。特に、全反射面４ｄ、第１の光学面１４ａの傾斜角を４５°とした場合には、各面４ｄ、１４ａの設計や寸法精度測定が更に簡便なものとなる。

さらにまた、下端面４ａと左端面４ｂとを互いに垂直に形成し、また、第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）および第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）を下端面４ａに垂直に形成し、さらに、第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）を左端面４ｂに垂直に形成してもよい。このようにすれば、発光素子７と受光素子８とを結ぶ光路および発光素子７と光ファイバ５の端面５ａとを結ぶ光路を確保するためにレンズアレイ２に要求される寸法精度を緩和することができ、更なる製造の容易化を実現することができる。すなわち、例えば、仮に、第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）を第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）に対して鋭角の傾きを有するように構成する場合には、図１における縦方向のわずかな寸法誤差によって、第３レンズ面１３から出射されたモニタ光Ｍが受光素子８に結合しない虞がある。これに対して、本実施形態のように第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）と第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）とを互いに平行に形成すれば、たとえレンズアレイ２に図１における縦方向のわずかな寸法誤差が生じたとしても、第３レンズ面１３から出射されたモニタ光Ｍは、そのビーム径が設計値に対して大きくまたは小さくなるだけで、各受光素子８に適正に受光されることになる。また、仮に、第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）を第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）に対して直角以外の角度を有するように構成する場合には、図１における横方向のわずかな寸法誤差によって、第２レンズ面１２から出射されたレーザ光Ｌが光ファイバ５の端面に結合しない虞がある。これに対して、本実施形態のように、第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）と第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）とを互いに垂直に形成すれば、たとえレンズアレイ２に図１における横方向のわずかな寸法誤差が生じたとしても、第２レンズ面１２から出射されたレーザ光Ｌは、そのビーム径が設計値に対して若干大きくまたは小さくなるだけで、光ファイバ５の端面に適正に結合されることになる。

上記構成に加えて、さらに、本実施形態においては、図１および図２に示すように、凹部１４が、上端面４ｃの面法線方向（図１における上方）から見た場合に、凹部１４における底面（図１における下端面）１４ｅおよび全ての側面１４ａ〜ｄが、凹部１４における開口部１４ｆの外形によって示される範囲以内に収まるような形状に形成されている。換言すれば、凹部１４は、底面１４ｅおよび全ての側面１４ａ〜ｄのそれぞれについての上端面４ｃの面法線方向への投影面が、開口部１４ｆの外形によって示される範囲以内に収まるように形成されている。なお、図２に示すように、開口部１４ｆは、図２における縦方向に長尺な長方形状に形成されているとともに、上端面４ｃに四方を囲まれている。また、第１の光学面１４ａ以外の側面１４ｂ〜ｄは、上端面４ｃに垂直に形成されている。このような構成によれば、凹部１４を金型からの離型性を確保することができる形状に形成することができるので、金型を用いたレンズアレイ２の効率的な製造を実現することができる。

なお、第３のレンズ面１３およびこれに対応する受光素子８は、必ずしも発光素子７と同数設ける必要はなく、少なくとも１組設けるようにすればよい。この場合には、反射／透過層１７において、各第１のレンズ面１１に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌのうち、対応する第３のレンズ面１３が存在するレーザ光Ｌのみが、モニタ光Ｍとして反射されるようになり、他のレーザ光Ｌは、反射されるもののモニタ光Ｍとしては利用されないこととなる。

また、図１の構成では、プリズム１６の上端面１６ｃがレンズアレイ４の上端面４ｃと同一平面上に位置されており、プリズム１６の下端面１６ｄが凹部１４の底面１４ｅに接しているが、仮に、図６に示すように、プリズム１６の上端面１６ｃがレンズアレイ４の上端面４ｃよりも上方に突出された状態でプリズム１６の接着がなされた場合であっても、光学性能に影響はない。

さらに、下端面４ａにおける光電変換素装置３に臨む部位に、下端面４ａに平行な底面を有するザグリ部を凹設し、このザグリ部の底面（第１の面となる）に第１のレンズ面１１および第３のレンズ面１３を形成してもよい。この場合には、下端面４ａにおけるザグリ部の内周縁部に半導体基板６を当接させた状態で、光電変換素装置３をレンズアレイ２に固定すればよい。

（第２実施形態）
次に、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第２実施形態について、第１実施形態との差異を中心に図７〜図１２を参照して説明する。

なお、第１実施形態と構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一を符号を用いて説明する。

図７は、本実施形態における光モジュール２１の概要を、本実施形態におけるレンズアレイ２２の縦断面図とともに示した概略構成図である。図８は、図７に示すレンズアレイ２２の平面図である。図９は、図８の左側面図である。図１０は、図８の右側面図である。図１１は、図８の下面図である。

本実施形態においては、第１実施形態との差異の１つとして、光電変換素装置３および光ファイバ５をレンズアレイ２２に固定する際に、光電変換素装置３および光ファイバ５の位置決めを機械的に行うための手段が講じられている。

すなわち、図７および図１１に示すように、本実施形態において、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２は、レンズアレイ本体４の下端面４ａに凹設された第１のザグリ部２３の底面２３ａ（本実施形態における第１の面）に形成されている。この第１のザグリ部２３の底面２３ａは、下端面４ａに対して平行に形成されている。図１１に示すように、第１のザグリ部２３の図１１における縦方向（以下、レンズ整列方向と称する）における幅は、レンズ整列方向における最も外側に形成されたレンズ面１１、１３よりもわずかに外側に至るような幅に形成されている。そして、本実施形態においては、レンズアレイ本体４のレンズ整列方向における幅が、第１のザグリ部２３のレンズ整列方向における幅よりも大きく形成されており、これにともなって、図１１に示すように、下端面４ａが、第１のザグリ部２３に対してレンズ整列方向における両外側方向に延出されている。そして、図１１に示すように、この下端面４ａにおける第１のザグリ部２３からレンズ整列方向における両外側方向に延出した各延出部分には、光電変換素装置３の位置決め構造として、第１のザグリ部２３を挟んで２つずつの合計４つの平面円形状の嵌合穴部２４が形成されている。これらの嵌合穴部２４には、半導体基板６が下端面４ａの延出部分に当接した状態で、半導体基板６を貫通する図示しない嵌合ピンが嵌合されるようになっている。これによって、レンズアレイ２２に光電変換素装置３を固定する際の光電変換素装置３の位置決めを機械的に行うことができるようになっている。

また、図７および図９に示すように、本実施形態において、第２のレンズ面１２は、レンズアレイ４の左端面４ｂに凹設された第２のザグリ部２６の底面２６ａ（本実施形態における第２の面）に形成されている。この第２のザグリ部２６の底面２６ａは、左端面４ｂに対して平行に形成されている。図９に示すように、第２のザグリ部２６のレンズ整列方向における幅は、レンズ整列方向における最も外側に形成されたレンズ面１２よりもわずかに外側に至るような幅に形成されている。そして、図９に示すように、本実施形態においては、左端面４ｂが、第２のザグリ部２６に対してレンズ整列方向における両外側方向に延出されており、これらの各延出部分には、光ファイバ５の位置決め構造として、図９に示すように、第２のザグリ部２６を挟んで１つずつの合計２つの嵌合ピン２７が凸設されている。これらの嵌合ピン２７は、コネクタ１０を左端面４ｂの各延出部分に当接させた状態で、コネクタ１０に形成された図示しない嵌合穴部に嵌合されるようになっている。これによって、レンズアレイ２２に光ファイバ５を固定する際の光ファイバ５の位置決めを機械的に行うことができるようになっている。

また、図７に示すように、本実施形態においては、第１実施形態との差異の１つとして、凹部１４が、第１の光学面１４ａおよび第２の光学面１４ｂよりも上方に向かって延出形成されており、これにともなって、レンズアレイ本体４の上端部が、プリズム１６の上端面１６ｃよりも上方に位置されている。

なお、図７において、レンズアレイ本体４の上端部は、凹部１４の左側においては、平面すなわち上端面４ｃとなっており、凹部１４の右側においては、凹部１４の内面における第１の光学面１４ａから上方に延出した部分と全反射面４ｄの延長部分とが交差されてなる稜線となっている。

さらに、図７に示すように、本実施形態においては、充填材１８が、第２のプリズム面１６ｂと第２の光学面１４ｂとの間だけでなく、レンズアレイ本体４の上端部とプリズム１６の上端面１６ｃとの段差を埋めるようにして、プリズム１６の上端面１６ｃ上にも充填されている。

このような本実施形態の構成においても、第１実施形態と同様の優れた作用効果を奏することができる。また、本実施形態においては、レンズアレイ２２に対する光電変換素装置３および光ファイバ５の位置決めを、位置決め構造２４、２７を用いて簡便に行うことができるので、光電変換素装置３および光ファイバ５をレンズアレイ２２に簡便に固定することができる。さらに、本実施形態においては、第１実施形態よりも充填材１８が増量されているとともに、プリズム１６と凹部１４との接着面積が増加していることによって、プリズム１６をレンズアレイ本体４に更に強固に固定することができる。

なお、前述した嵌合穴部２４の代わりに、レンズアレイ本体４を貫通する嵌合穴部２４と同径の貫通孔を形成してもよい。また、光ファイバ５の位置決め構造は、レンズアレイ本体４側が嵌合穴部または貫通孔であるとともに、光ファイバ５側が嵌合ピンであってもよい。同様に、光電変換素装置３の位置決め構造は、レンズアレイ本体４側が嵌合ピンであり、光電変換素装置３側が嵌合穴部または貫通孔であってもよい。なお、光ファイバ５および光電変換素装置３の位置決めは、機械的な位置決めに限定されるものではなく、例えば、レンズアレイ本体４に形成したマークを光学的に認識することによる光学的な方法によって行うようにしてもよい。

（変形例）
次に、図１２は、本実施形態の変形例を示したものである。本変形例におけるレンズアレイ２２は、凹部１４の側面のうち、第２の光学面１４ｂを含む図１２の左側面のみが、プリズム１６の上端面１６ｃよりも上方に延出されており、他の部分は、プリズム１６の上端面１６ｃと同じ高さまで形成されている。そして、本変形例においては、充填材１８が、第２のプリズム面１６ｂと第２の光学面１４ｂとの間だけでなく、これよりも上方に溢れるようにして凹部１４の左側面における第２の光学面１４ｂに対する上方への延出部位およびプリズム１６の上端面１６ｃにおける左端部側の所定範囲の領域にまで亘るように充填されている。

（第３実施形態）
次に、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第３実施形態について、第１および第２実施形態との差異を中心に図１３〜図１７を参照して説明する。

なお、第１および第２実施形態と構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一を符号を用いて説明する。

図１３は、本実施形態における光モジュール３０の概要を、本実施形態におけるレンズアレイ３１の縦断面図とともに示した概略構成図である。図１４は、図１３に示すレンズアレイ３１の平面図である。図１５は、図１４の右側面図である。

図１３に示すように、本実施形態においては、凹部１４の側面が第１の光学面１４ａおよび第２の光学面１４ｂよりも上方に延出され、充填材１８がプリズム１６の上端面１６ｃに亘るように充填されている点では、第２実施形態と構成が類似している。

ただし、本実施形態においては、第２実施形態とは異なり、凹部１４の内面の一部に、プリズム１６の凹部１４内への設置を補助するための特徴的な面形状が形成されている。すなわち、図１３に示すように、本実施形態においては、凹部１４の底面１４ｅが２段構造に形成されており、凹部１４の底面１４ｅにおけるプリズム１６に対して図１３における左側に位置する部位が、凹部の底面１４ｅにおける残余の部位（プリズム１６の下端面１６ｄに接する部位）よりも上方に突出されている。なお、底面１４ｅにおける残余の部位は、その図１３における横方向の寸法が、プリズム１６の下端面１６ｄの同方向の寸法に一致している。

そして、このような２段構造の凹部１４の底面１４ｅによれば、プリズム１６を凹部１４内に充填材１８の充填スペースを確保しつつ設置する際に、プリズム１６の図１３における横方向へのがたつきを底面１４ｅの段差によって規制することによって、プリズム１６の凹部１４内への設置を補助することができる。

したがって、本実施形態によれば、第１実施形態の優れた作用効果を奏することができる上に、プリズム１６を凹部１４に接着する際のプリズム１６の設置を簡便に行うことができ、レンズアレイ３１をより簡便に製造することができるといった更に顕著な効果を奏することができる。

（第１の変形例）
次に、図１６は、本実施形態の第１の変形例を示したものである。本変形例におけるレンズアレイ３１は、図７〜図１１に示した第２実施形態のレンズアレイ２２の凹部１４の底面１４ｅを、図１３と同様の２段構造にしたものに相当する。

本変形例のレンズアレイ３１においても、図１３〜図１５に示したレンズアレイ３１と同様に、プリズム１６を凹部１４内に充填材１８の充填スペースを確保しつつ設置する際に、プリズム１６の図１６における横方向へのがたつきを底面１４ｅの段差によって規制することによって、プリズム１６の凹部１４内への設置を補助することができる。

（第２の変形例）
次に、図１７は、本実施形態の第２の変形例を示したものである。本変形例におけるレンズアレイ３１は、図１３または図１６に示した構成において、プリズム１６の底面１６ｄの図１７における横方向の寸法を、２段構造の凹部１４の底面１４ｅにおける下段側の部位の同方向の寸法よりも大きくすることによって、プリズム１６の底面１６ｄと凹部１４の底面１４ｅにおける下段側の部位との間に意図的に間隙が形成されるようにしたものである。本変形例のレンズアレイ３１によれば、図１７に示すように、プリズム１６の底面１６ｄと凹部１４の底面１４ｅにおける下段側の部位との間にまでも充填材１８を充填させることができるので、プリズム１６をより強固にレンズアレイ本体４に固定することができる。また、本変形例のレンズアレイ３１によれば、レンズアレイ本体４が、その第１の光学面１４ａおよび底面１４ｅの段差部を介してプリズム１６を左右から挟むように支承することができるので、プリズム１６を凹部１４内に安定的に配置することができ、また、充填材１８を用いたプリズム１６の固定作業を簡便に行うことができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。

例えば、前述のように、反射／透過層１７を第１のプリズム面１６ａ上に形成することは、レンズアレイ本体４を樹脂材料によって一体成形する上で都合が良いが、コンセプトに応じては、図１８に示すように、反射／透過層１７を、第１の光学面１４ａ上にコーティング等によって形成してもよい。この場合には、図１８に示すように、第１のプリズム面１６ａと第１の光学面１４ａ上の反射／透過層１７との間に粘着シート１５が配置され、この粘着シート１５の粘着力によって、プリズム１６が第１のプリズム面１６ａを介してレンズアレイ本体４に貼り付けられることになる。このような場合においても、第１〜第３実施形態と同様に、レンズアレイ本体４の内部における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路を、第１の光学面１４ａに対する入射側と第２の光学面１４ｂに対する出射側とで互いに平行にすることができる。

また、本発明を、双方向通信が可能な光モジュールに適用してもよい。この場合には、上記の各構成に加えて、更に、光信号の受信用の光ファイバを備え、また、レンズアレイ本体４に光信号の受信用のレンズ面を形成し、さらに、光電変換素装置３に光信号の受信用の受光素子を備えるようにすればよい。

さらに、レンズアレイ本体４を、樹脂材料以外の透光性材料（例えば、ガラス）によって形成してもよい。

さらにまた、本発明は、シート状の光導波路等の光ファイバ５以外の光伝送体にも有効に適用することができる。

１ 光モジュール
２ レンズアレイ
３ 光電変換装置
４ レンズアレイ本体
５ 光ファイバ
７ 発光素子
８ 受光素子
１１ 第１のレンズ面
１２ 第２のレンズ面
１３ 第３のレンズ面
１４ 凹部
１４ａ 第１の光学面
１４ｂ 第２の光学面
１５ 粘着シート
１６ プリズム
１６ａ 第１のプリズム面
１６ｂ 第２のプリズム面
１７ 反射／透過層
１８ 充填材

Claims (6)

1. 複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも１つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも１つの受光素子が形成された光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記複数の発光素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、
   レンズアレイ本体における前記光電変換装置に臨む第１の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第１のレンズ面と、
   前記レンズアレイ本体における前記光伝送体の端面に臨むとともに前記第１の面と垂直に形成されている第２の面に、前記第１のレンズ面の整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第２のレンズ面と、
   前記レンズアレイ本体における前記第１の面に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる少なくとも１つの第３のレンズ面と、
   前記レンズアレイ本体の前記第１の面に対向する第３の面に、前記第１のレンズ面と前記第２のレンズ面とを結ぶ光路上に位置するように凹入形成された凹部と、
   この凹部における内面の一部をなすとともに、前記第２の面に対して前記第１の面から離れるに従って前記第２の面から遠ざかる傾斜角を有するように形成され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光が前記第２の面に対して垂直な入射方向から入射する第１の光学面と、
   前記凹部における内面の一部であって前記第１の光学面に対向する部位をなすとともに、前記第２の面に対して平行に形成され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行した前記複数の発光素子ごとの光が垂直入射する第２の光学面と、
   前記レンズアレイ本体における前記第１のレンズ面と前記第１の光学面との間の前記複数の発光素子ごとの光の光路上に配置され、前記第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記第１の光学面に向けて全反射させる全反射面と、
   前記凹部がなす空間内に配置され、前記レンズアレイ本体と同屈折率に形成され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、
   このプリズムにおける表面の一部をなすとともに、前記第１の光学面に臨む位置に前記第１の光学面に対して平行に配置された第１のプリズム面と、
   前記プリズムにおける表面の一部であって前記第１のプリズム面に対向する部位をなすとともに、前記第２の光学面に臨む位置に前記第２の光学面に対して平行に配置された第２のプリズム面と、
   前記第１のプリズム面上または前記第１の光学面上に配置され、前記第１の光学面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに所定の透過率で前記プリズム側に透過させ、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させる反射／透過層と、
   前記第１のプリズム面上の反射／透過層と前記第１の光学面との間または前記第１のプリズム面と前記第１の光学面上の前記反射／透過層との間に配置され、前記プリズムを前記レンズアレイ本体に貼り付けるための所定の屈折率の粘着シートと、
   前記第２の光学面と前記第２のプリズム面との間に充填された所定の屈折率の充填材と
   を備えたことを特徴とするレンズアレイ。
2. 前記粘着シートは、前記レンズアレイ本体との屈折率差が０．３５以下とされていること
   を特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
3. 前記充填材は、前記レンズアレイ本体との屈折率差が０．３５以下とされていること
   を特徴とする請求項１または２に記載のレンズアレイ。
4. 前記充填材は、透光性の接着材からなり、
   前記プリズムは、前記充填材によって前記レンズアレイ本体に接着されていること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
5. 前記全反射面は、その前記第３の面側の端部がその前記第１の面側の端部よりも前記凹部側に位置するような前記第１の面を基準とした４５°の傾斜角を有するように形成され、
   前記第１の光学面は、その前記第３の面側の端部がその前記第１の面側の端部よりも前記全反射面側に位置するような前記第１の面を基準とした４５°の傾斜角を有するように形成され、
   前記第１のレンズ面上の光軸および前記第３のレンズ面上の光軸が、前記第１の面に垂直に形成され、
   前記第２のレンズ面上の光軸が、前記第２の面に垂直に形成されていること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズアレイと請求項１に記載の光電変換装置とを備えたことを特徴とする光モジュール。

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