JP6299858B2 - レンズの保持構造、レンズホルダ、光モジュールおよびレンズの保持方法 - Google Patents
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Description
図1Aは、本発明の第1の実施形態の構成を示す側面図である。図1Bは、本発明の第1の実施形態の構成を示す正面図である。平凸アレイレンズ2は、凸面を有する複数のレンズを有している。そして、平凸アレイレンズ2は、各レンズの光軸を平行に配置している。また、平凸アレイレンズ2は、各レンズの凸面の頂点をレンズの光軸に垂直な所定の平面上に含まれるよう配置している。レンズの保持構造3は一の面31をもつ接続部材38と他の面32を持つ接着部材39を備える。レンズホルダ1は、平凸アレイレンズ2とレンズの保持構造3を備える。平凸アレイレンズ2とレンズの保持構造3は、治具等の実装装置によってそれぞれが把持され、光軸が合うように調整される。ここで、調整する際には、接続部材38の基準面の機械的精度を用いて行われるか、拡大画像による調整配置の確認によって行われる。そして、最適位置に調整した後、平凸アレイレンズ2とレンズの保持構造3は圧接される。圧接の後、平凸アレイレンズ2の側面22と接着部材39の他の面32の間にUV硬化接着剤を流し込み、圧接したまま紫外線を照射して硬化させる。この工程によって、平凸アレイレンズ2とレンズの保持構造3は、上述の調整した位置で固定される。レンズホルダ1は、平凸アレイレンズ2の凸面を接続部材38の一の面31に密着させた状態で、平凸アレイレンズ2の側面22を接着部材39の他の面32に固定している。このように、レンズホルダ1は、平凸アレイレンズ2の平面29ではなく、平凸アレイレンズ2の凸面を使って、レンズの保持構造3への接合を実現している。なお、接続部材38の一の面31に光を透過させるため、一の面31をもつ接続部材38は、光を透過する材質にする。一の面31上の光路となる部分に対して、光学研磨や無反射コート等を行って透過損失を低減させることができる。また、レンズの保持構造3の作製方法として、一の面31をもつ接続部材38と他の面32を持つ接着部材39とを別々の部品として作製してから組み立てることとしてもよいし、同一の素材で一体成型することとしてもよい。以上のように、本実施形態のレンズホルダ1は、光モジュールの構造設計の制限約を緩和することができる。なお、本実施形態のレンズホルダ1は、平凸アレイレンズ2の位置調整を接続部材38の一の面31で行い、固定を接着部材39の他の面32で行うというように使用面を使い分けている。このため、本実施形態のレンズホルダ1の製造方法においても制限約が緩和されている。
図2Aは、本発明の第2の実施形態の構成を示す側面図である。図2Bは、本発明の第2の実施形態の構成を示す正面図である。図2A及び図2Bに示す第2の実施形態の構成と、図1A及び図1Bに示す第1の実施形態の構成との差異は、接続部材38に貫通穴を形成した点にある。本実施形態では、この貫通穴が形成された部位を孔部33としている。その他の構成については図1A及び図1Bに示す構成と同一である。このように、本実施形態においては、一の面31をもつ接続部材38に孔部33を設けているため、一の面31をもつ接続部材38の材料によらず光路が遮られない。従って、レンズホルダとして光を透過しない材質を用いることができる。すなわち、接続部材38の材料に対する制約が緩和されている。例えば、平凸アレイレンズ2に光学ガラスBK7(線膨張係数:7.1×10−6/℃)を用いた場合に、レンズホルダの材質には光を透過しないセラミックであるアルミナ(線膨張係数:7.2×10−6/℃)を用いることができる。すると、アルミナとBK7とは線膨張係数がほぼ等しいことから、環境温度に変化が生じてもアレイレンズ2とレンズの保持構造3の接着面における熱応力の発生を抑制することができる。さらに、アルミナはガラスと比較して欠けにくいので、光モジュール組み立て時にレンズホルダ1をピンセット等で掴む際の取り扱いが容易になる。すなわち、部品の取り扱いにおける制約が緩和される。
本実施形態のレンズの保持構造、レンズホルダ、光モジュールおよびレンズの保持方法によれば、光モジュールの構造設計の制約を緩和することができる。
図3は、本発明の第3の実施形態の構成を示す図である。図3に示す第3の実施形態の構成と、図1に示す第1の実施形態の構成との差異は、接続部材38の一の面31にある。その他の構成については図1に示す構成と同一である。具体的には、平凸アレイレンズ2の凸面を接続部材38の一の面31に接着した構造である。平凸アレイレンズ2とレンズの保持構造3は、治具等の実装装置によってそれぞれが把持され、平凸アレイレンズ2の凸面または一の面31にUV硬化接着剤である接着剤10を塗布する。塗布の後、光軸が合うように調整して平凸アレイレンズ2の凸面と接続部材38の一の面31を圧接し、一の面31に紫外線を照射して接着剤10を硬化させる。補強のため、平凸アレイレンズ2の側面22とレンズホルダの他の面32の間に接着剤10を流し込み、紫外線を照射して硬化させる。
本実施形態のレンズの保持構造、レンズホルダ、光モジュールおよびレンズの保持方法によれば、光モジュールの構造設計の制約を緩和することができる。
図4Aは、本発明の第4の実施形態の構成を示す側面図である。図4Bは、本発明の第4の実施形態の構成を示す正面図である。図4A及び図4Bに示す第4の実施形態の構成と、図1A及び図1Bに示す第1の実施形態の構成との差異は、接着部材39の他の面32にある。その他の構成については図1に示す構成と同一である。具体的には、平凸アレイレンズ2の凸面を接続部材38に密着させた状態で、平凸アレイレンズ2の2つの側面22の夫々を接着部材39の他の面32に接着固定した構造である。2か所接着することで接着面積が大きくなり、ひいては接着力が増す。さらに、接着剤10が硬化する際に硬化収縮が発生した場合にも、対向する2面で接着することにより接着剤10の硬化によって発生する応力を相殺することが可能になる。これにより、本実施形態では、平凸アレイレンズ2の位置ズレを抑制することができる。なお、接着面は2面に限らず、より多くの面で固定してよい。
本実施形態のレンズの保持構造、レンズホルダ、光モジュールおよびレンズの保持方法によれば、光モジュールの構造設計の制約を緩和することができる。
図5は、本発明の第5の実施形態に係るレンズホルダの構成を示す図である。図5に示す第5の実施形態の構成と、図4A及び図4Bに示す第4の実施形態の構成との差異は、偏光子4,光素子5、光ファイバ6にある。その他の構成については図4A及び図4Bに示す構成と同一である。具体的には、レンズの保持構造3の一の面をもつ接続部材38の裏側に、偏光子4を接着した構成である。光素子5と光ファイバ6を、平凸アレイレンズ2を介して光学的に結合する際に、光素子5に入射する信号光の偏波角度差を補償するために、光路上に偏光子を配置する場合がある。この場合において、光素子5の開口数によっては、平凸アレイレンズと光素子の距離が短くなり、偏光子を挿入できるだけのスペースが確保できない場合がある。そうすると、光ファイバと平凸アレイレンズの間に偏光子を挿入する必要がある。本実施形態は、偏光子をレンズの保持構造3に貼り付ける構成としているので、偏光子を独立して固定するより光学系をコンパクトにできる。偏光子の他に、補償する特性に応じて異なる機能を持つフィルタを接着してもよい。
図6は、本発明の第6の実施形態に係るレンズホルダの構成を示す側面図である。図6に示す第6の実施形態の構成と、図5に示す第5の実施形態の構成との差異は、偏光子4にある。その他の構成については図5に示す構成と同一である。具体的には、レンズの保持構造3の一の面31をもつ接続部材38に偏光子4が含まれる構成である。本実施形態においては、第5の実施形態と比較して光学系がさらにコンパクトになるメリットがある。もちろん、偏光子に限らず、光線毎に異なる機能のフィルタでレンズホルダを構成することも可能である。また、レンズの保持構造3の他の面部分は、フィルタとは別の材料にしても良い。
図7は、本発明の第7の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す図である。第7の実施形態の構成は、レンズの保持構造3と、光素子5と光ファイバ6および光ファイバ保持部品7を、例えば接着剤10によって光部品搭載キャリア8に搭載した構成である。光素子5と光ファイバ6は、平凸アレイレンズ2を介して光学的に結合されている。つまり、素子5と光ファイバ6と平凸アレイレンズ3の光軸は同一直線上に配置されている。レンズの保持構造3を使うことによって、レンズを任意の向きで保持することが可能になる。従って、光学結合の調整等に関する制限が緩和され、その結果、光学結合損失を大幅に低減できる。光部品搭載キャリアと各種部品は、溶接や一体形成や陽極接合などの接着以外の方法で固定しても良い。光部品搭載キャリアは一体形成された1個のものでも良いし、搭載する部品毎に分割した複数個のキャリアを使っても良い。光学結合のためのレンズは複数個を使用しても良い。この場合、少なくとも1個はレンズの保持構造3を使用するが、それ以外のレンズはレンズの保持構造3を使用しなくても良い。
次に、光モジュールの構造設計の制約を緩和するための必要最小限の構成について図1を参照して説明する。平凸アレイレンズ2は、凸面を有する複数のレンズに有する。そして、平凸アレイレンズ2は、各レンズの光軸を平行に配置している。また、平凸アレイレンズ2は、各レンズの凸面の頂点をレンズの光軸に垂直な所定の平面上に含まれるよう配置しているアレイレンズである。本実施形態のレンズの保持構造3は、アレイレンズの複数の凸面に密着する一の面31と、アレイレンズの側面を固定する他の面32を備えて構成される。これにより、光モジュールの構造設計における制約を緩和することができる。
2 平凸アレイレンズ
22 平凸アレイレンズの側面
3 レンズの保持構造
31 レンズの保持構造の一の面
32 レンズの保持構造の他の面
33 孔部
4 偏光子
5 光素子
6 光ファイバ
7 光ファイバ保持部品
8 光部品搭載キャリア
9 板材
10 接着剤
Claims (10)
- 凸面を有する複数のレンズに有し、各レンズの光軸を平行に配置するとともに、各レンズの凸面の頂点を前記レンズの光軸に垂直な所定の平面上に含まれるよう配置するアレイレンズに対して、
複数の前記レンズの凸面の頂点が接する第1の平面を有する第1の接続部材と、
前記アレイレンズの側面を固定する第2の平面を有する第2の接続部材と、
備えることを特徴とするレンズの保持構造。 - 前記第2の平面と前記側面とは接着剤を用いて固定されることを特徴とする請求項1に記載のレンズの保持構造。
- 前記第1の平面と前記凸面とは接着剤を用いて固定されることを特徴とする請求項1または2に記載のレンズの保持構造。
- 前記第1の平面が孔部を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のレンズの保持構造。
- 前記第2の平面を複数備えていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のレンズの保持構造。
- 偏光子をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のレンズの保持構造。
- 前記偏光子は前記第1の平面に含まれることを特徴とする請求項6に記載のレンズの保持構造。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載のレンズの保持構造と、
前記アレイレンズと、を備えることを特徴とするレンズホルダ。 - 請求項8に記載のレンズホルダと、
光信号を出力するまたは入力される光ファイバと、
前記光信号を出力するまたは入力される光素子と、を備え、
前記光ファイバと前記光素子とは、前記レンズホルダを用いて光学結合されていることを特徴とする光モジュール。 - 凸面を有するレンズを有し、各レンズの光軸を平行に配置するとともに、各レンズの凸面の頂点を前記レンズの光軸に垂直な所定の平面上に含まれるよう配置するアレイレンズに対して、
複数の前記レンズの凸面の頂点が第1の接続部材の第1の平面に接するようにし、
前記アレイレンズの側面を第2の接続部材の第2の平面に固定することを特徴とするレンズの保持方法。
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