JPWO2017203786A1 - Optical signal transmission module - Google Patents
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Abstract
電気信号を光信号に変換して当該光信号の光を出射する複数のLD25を実装するための実装基板29を異型基板によって構成し、この実装基板29に、光ファイバ27を固定するための固定用溝部55を一体形成するとともに、LD25からの出射光の光軸を変換して光ファイバ27の端面に導光する光結合ユニット28の各光学素子(第1のレンズ60、プリズム61、及び、第2のレンズ62)を固定するための光学素子保持部56を一体形成する。 A mounting board 29 for mounting a plurality of LDs 25 for converting an electrical signal into an optical signal and emitting the light of the optical signal is configured by an odd-shaped board, and fixing for fixing the optical fiber 27 to the mounting board 29. Each optical element (first lens 60, prism 61, and optical element) of the optical coupling unit 28 that integrally forms the groove portion 55 and converts the optical axis of light emitted from the LD 25 and guides it to the end face of the optical fiber 27. An optical element holding part 56 for fixing the second lens 62) is integrally formed.
Description
本発明は、電気信号を光信号に変換して伝送する光信号送信モジュールに関する。 The present invention relates to an optical signal transmission module that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal.
従来、内視鏡においては、細長い可撓性を有する挿入部の先端部に、CCD等の撮像素子を備えた電子内視鏡が広く普及している。近年、この種の内視鏡においては、撮像素子の高画素化が進められている。 Conventionally, in an endoscope, an electronic endoscope having an imaging element such as a CCD at the distal end portion of an elongated flexible insertion portion has been widely used. In recent years, in this type of endoscope, the number of pixels of an image sensor has been increased.
一方、撮像素子を高画素化した場合、撮像素子から信号処理装置(プロセッサ)へ伝送する信号量が増加する。この場合、撮像素子によって取得した撮像信号の伝送(送信)は、メタル配線を介した電気信号伝送に代えて、細い光ファイバを介した光信号伝送によって行うことが好ましい。 On the other hand, when the number of pixels of the image sensor is increased, the amount of signal transmitted from the image sensor to the signal processing device (processor) increases. In this case, it is preferable that transmission (transmission) of the imaging signal acquired by the imaging device is performed by optical signal transmission via a thin optical fiber instead of electrical signal transmission via a metal wiring.
このような光信号伝送を行うため光信号送信モジュールは、一般に、電気信号を光信号に変換するための光源としてレーザダイオード(LD)等の発光素子を有し、この発光素子に対し、光ファイバの端部がフェルール等を介して光学的に接続されることによって要部が構成されている。 In order to perform such optical signal transmission, an optical signal transmission module generally has a light emitting element such as a laser diode (LD) as a light source for converting an electric signal into an optical signal, and an optical fiber is connected to the light emitting element. The main portion is configured by optically connecting the end portions of these through a ferrule or the like.
また、複数の発光素子から出射される光信号を単一の光ファイバに入射させるための技術として、例えば、日本国特開平8−29647号公報には、各発光素子から出射された光を対応する各内部レンズによってコリメート状態にした後、オプティカルパラレル、及び、外部レンズを介して光ファイバに導く技術が開示されている。 Further, as a technique for causing optical signals emitted from a plurality of light emitting elements to enter a single optical fiber, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-29647 corresponds to light emitted from each light emitting element. After collimating with each internal lens, a technique for guiding to an optical fiber via an optical parallel and external lens is disclosed.
しかしながら、上述のようにフェルール等の専用部品を用いて光ファイバを保持することは、部品点数を増加させ、内視鏡の先端部の硬質長を長大化させる虞がある。 However, holding the optical fiber using a dedicated component such as a ferrule as described above may increase the number of components and increase the rigid length of the distal end portion of the endoscope.
また、上述の日本国特開平8−29647号公報に開示された技術では、各光学素子が専用のホルダ等を介して保持されているため、より多くの部品点数を必要とし、このような構成を、小型化が要求される内視鏡の先端部にそのまま適用することは困難である。 Further, in the technique disclosed in the above Japanese Patent Laid-Open No. 8-29647, since each optical element is held via a dedicated holder or the like, a larger number of parts are required, and such a configuration Is difficult to apply as it is to the distal end portion of an endoscope that is required to be downsized.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成により、複数の発光素子から出射される光信号を光ファイバに対して的確に入射させることができる光信号送信モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an optical signal transmission module capable of accurately entering optical signals emitted from a plurality of light emitting elements into an optical fiber with a simple configuration. Objective.
本発明の一態様による光信号送信モジュールは、電気信号を光信号に変換して、当該光信号の光を出射する複数の発光素子と、前記光信号を伝送する光ファイバと、前記複数の発光素子からの出射光の光軸を変換して前記光ファイバの端面に導光する光結合ユニットと、前記発光素子を実装するための実装部、前記光結合ユニットを構成する光学素子を保持するための光学素子保持部、及び、前記光ファイバを固定するための固定部が一体形成された異型基板からなる実装基板と、を備えたものである。 An optical signal transmission module according to an aspect of the present invention includes a plurality of light-emitting elements that convert an electrical signal into an optical signal and emit light of the optical signal, an optical fiber that transmits the optical signal, and the plurality of light-emitting elements. An optical coupling unit that converts the optical axis of light emitted from the element and guides it to the end face of the optical fiber, a mounting portion for mounting the light emitting element, and an optical element that constitutes the optical coupling unit The optical element holding portion and a mounting substrate made of a modified substrate integrally formed with a fixing portion for fixing the optical fiber.
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の第1の実施形態に係り、図1は内視鏡の斜視図、図2は内視鏡システムにおける映像信号の伝達系を示す機能ブロック図、図3は光信号送信モジュールの要部断面図、図4は光信号送信モジュールの要部を示す分解斜視図、図5は光信号送信モジュールの要部を示す斜視図、図6は光結合ユニットにおける光信号の挙動を示す説明図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a perspective view of an endoscope, FIG. 2 is a functional block diagram showing a video signal transmission system in the endoscope system, and FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view showing the main part of the optical signal transmission module, FIG. 5 is a perspective view showing the main part of the optical signal transmission module, and FIG. FIG.
図1に示す内視鏡2は、挿入部5と、挿入部5の基端側に配設された操作部6と、操作部6から延出されたユニバーサルコード7と、ユニバーサルコード7の基端側に配設されたコネクタ8と、を有して構成されている。
The
挿入部5は、硬性な先端部11と、先端部11の方向を変化させるための湾曲部12と、細長い軟性の可撓管部13と、が先端側から順に連設されている。
The
図2に示すように、先端部11内には、撮像光学ユニット21と、撮像光学ユニット21によって結像された光学像を撮像するイメージセンサ22と、イメージセンサ22からの撮像信号(電気信号)を光信号に変換するE/Oモジュールである光信号送信モジュール23と、が配設されている。
As shown in FIG. 2, in the
イメージセンサ22は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、或いは、CCD(Charge Coupled Device)等の固体撮像素子によって構成されている。
The
光信号送信モジュール23は、発光素子としての複数(例えば、2個)の面発光型のレーザダイオード(LD)25と、イメージセンサ22からの撮像信号に基づいて各LD25の駆動制御をそれぞれ行い、当該LD25から光信号を出射させる複数(例えば、2個)のLDドライバ26と、各LD25から出射された光信号を伝送するための単一の光ファイバ27と、各LD25からの出射光の光軸を変換して光ファイバ27の端面に導光する光結合ユニット28と、LD25を実装するとともに光ファイバ27及び光結合ユニット28を保持する実装基板29とを有して構成されている。
The optical
ここで、光ファイバ27は、例えば、マルチモードファイバ(MMF)によって構成されている。この光ファイバ27の他端側は、操作部6を経てユニバーサルコード7内に挿通され、コネクタ8に設けられた光コネクタのレセプタクル8aを介して、プロセッサ3に接続可能となっている。
Here, the
図2に示すように、プロセッサ3は、内視鏡2とともに内視鏡システム1を構成するためのものであり、内視鏡2のコネクタ8が着脱自在なコネクタ31と、このコネクタ31に設けられた光コネクタのプラグ31aを介して光ファイバ27(レセプタクル8a)と光学的に接続される光ファイバ32と、を有する。
As shown in FIG. 2, the processor 3 is for configuring the
また、プロセッサ3は、光ファイバ27から光ファイバ32に伝送された光信号を集光するためのコリメータ33と、コリメータ33によって集光された光信号を光電変換するフォトダイオード(PD)34と、PD34によって光電変換された電流信号をインピーダンス変換して増幅し、電圧信号として出力するトランスインピーダンスアンプ(TIA)35と、TIA35で増幅した電圧信号の振幅を一定にするリミッティングアンプ(LA)36と、を2系統有する。
The processor 3 also includes a
また、プロセッサ3は、各LD25から出射された波長の異なるレーザ光を選択的に分離して各系統のコリメータ33にそれぞれ入射させるためのフィルタ39を有する。
Further, the processor 3 includes a
さらに、プロセッサ3は、信号線を介してイメージセンサ22等にクロック信号や制御信号を出力するとともに、LA36からの電圧信号を処理して被写体像をモニタ40に表示する撮像制御部としてのフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)37を有する。
Further, the processor 3 outputs a clock signal and a control signal to the
なお、プロセッサ3には電源回路38が内蔵されており、電源回路38は、電気配線を通じて、内視鏡2及びプロセッサ3の各部に駆動電力等を供給することが可能となっている。
The processor 3 has a built-in
次に、図3乃至図6を参照して光信号送信モジュール23の要部の構造について説明する。
Next, the structure of the main part of the optical
図3乃至図5に示すように、本実施形態の実装基板29は、各LD25を実装するための基板本体45と、この基板本体45から先端部11の基端側に向けて延在する突起部46と、が一体形成された側面視略L字状をなす異型基板によって構成されている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
基板本体45には、突起部46が設けられた面(裏面側)に、断面略V字状をなす傾斜面50が形成されている。
The
これら各傾斜面50には、各LD25を実装するための実装部51が設定されている。また、各実装部51には複数の端子部52がそれぞれ設けられ、各LD25は、各端子部52と電気的に接続することにより、基板本体45の各実装部51にそれぞれ実装されている。
On each
すなわち、本実施形態のLD25は、基板本体45に当接しない表側の面に発光部25aを備えた、所謂フリップチップタイプの表面照射レーザ(面発光レーザ)によって構成されている。そして、これらのLD25に設けられた各バンプが各端子部52とそれぞれ電気的に接続されることにより、LD25は、実装基板29に実装されている。
That is, the
ここで、各LD25からの光信号が光学干渉しないようにするため、各LD25から出射される光源(レーザ)の波長は異なる波長に設定されている。この場合において、各LD25から出射されるレーザ光の波長は200nm以上の波長間隔を設けていることが望ましい。このため、本実施形態において、例えば、一方のLD25には波長が約1310nmのVCSEL(垂直共振器面発光レーザ)が採用され、他方のLD25には波長が約1550nmのVCSELが採用されている。
Here, in order to prevent optical signals from each
一方、突起部46には、各LD25が臨まされる面に、光ファイバ27の先端側の側面が当接可能な固定部としての固定用溝部55が設けられている。
On the other hand, the
ここで、本実施形態の光ファイバ27はコア27aの外周がクラッド27bと外皮27cとによって順次被覆された構成を有しており、本実施形態の固定用溝部55は、クラッド27bの直径と略同径の部分円弧状をなす溝部によって構成されている。この固定用溝部55は、光ファイバ27の先端側の側面を、外皮27cから露出させた状態にて、接着により固定するものである。この場合において、固定用溝部55は、固定した光ファイバ27の中心軸Oを2つのLD25の中間に位置させるよう、突起部46上に配設されている。
Here, the
なお、このような光ファイバ27の固定には、当該光ファイバ27との屈折率が整合する接着剤(屈折率整合接着剤)を好適に用いることが可能である。
For fixing the
さらに、突起部46には、各実装部51に実装されたLD25と固定用溝部55との間に、光結合ユニット28の各光学素子を保持するための光学素子保持部56が設けられている。
Further, the
ここで、本実施形態の光結合ユニット28は、各LD25からの出射光の拡がり角を変換する第1のレンズ60と、第1のレンズ60から出射された光の光軸を折り曲げるプリズム61と、プリズム61から出射された光を光ファイバ27の端面に集光する第2のレンズ62と、を光学素子として有して構成されている。
Here, the
これら各光学素子を保持するため、光学素子保持部56は、第1のレンズ60、プリズム61、及び、第2のレンズ62の各外径に倣った複数の部分円弧状をなす溝部が連続する多段の溝部によって構成されている。
In order to hold each of these optical elements, the optical
そして、光学素子保持部56は、第1のレンズ60、プリズム61、及び、第2のレンズ62を、接着により固定することが可能となっている。その際、光学素子保持部56が所定形状をなす多段の溝部によって構成されていることにより、第1のレンズ60、プリズム61、及び、第2のレンズ62は、これらの各中心が光ファイバ27の中心軸O上に一列に配列されるよう位置決めされる。
The optical
なお、このような各光学素子の固定には、当該各光学素子との屈折率が整合する接着剤(屈折率整合接着剤)を好適に用いることが可能である。さらに、各光学素子を固定後においては、LD25から光ファイバ27までの空間に屈折率整合接着剤を充填し、各光学素子を封止することも可能である。
For fixing such optical elements, it is possible to suitably use an adhesive (refractive index matching adhesive) whose refractive index matches with each optical element. Furthermore, after fixing each optical element, it is also possible to fill the space from the
ここで、第1のレンズ60は、例えば、屈折率がN=1.5の光学材料からなるボールレンズによって構成されている。これにより、図6に示すように、第1のレンズ60の焦点は、当該第1のレンズ60の外表面から一定距離を有する任意の位置に設定されている。このような第1のレンズ60の外表面に対し、各LD25は、スペーサ65を介してそれぞれ当接されている。これらのスペーサ65の高さを適値に設定することにより、各LD25の発光部25aを、第1のレンズ60の焦点に対してそれぞれ容易に位置決めすることが可能となっている。そして、第1のレンズ60は、焦点において各LD25から出射された拡散光を平行光に変換することが可能となっている。
Here, the
また、プリズム61は、第1のレンズ60から出射されるLD25毎の光をそれぞれ入射するための入射面61aを有する。そして、図6に示すように、プリズム61は、各入射面61aから入射された各光が同一方向(例えば、光軸O方向)に進む平行光となるように、各光の光軸を折り曲げた後に、第2のレンズ62に入射させることが可能となっている。
In addition, the
また、第2のレンズ62は、例えば、屈折率がN=2.0の光学材料からなるボールレンズによって構成されている。これにより、図6に示すように、第2のレンズ62の焦点は、当該第2のレンズ62の外表面上に設定されている。このような第2のレンズ62の外表面に対し、光ファイバ27の端面は、直接的に当接されている。これにより、第2のレンズ62の焦点に対して光ファイバ27の端面を容易に位置決めすることが可能となり、プリズム61から第2のレンズ62に入射されて集光された各光(光信号)は、そのまま光ファイバ27に入射することが可能となっている。
The
このような実施形態によれば、電気信号を光信号に変換して当該光信号の光を出射する複数のLD25を実装するための実装基板29を異型基板によって構成し、この実装基板29に、光ファイバ27を固定するための固定用溝部55を一体形成するとともに、LD25からの出射光の光軸を変換して光ファイバ27の端面に導光する光結合ユニット28の各光学素子(第1のレンズ60、プリズム61、及び、第2のレンズ62)を固定するための光学素子保持部56を一体形成することにより、複数のLD25から出射される光信号を光ファイバ27に対して的確に入射させることができる。
According to such an embodiment, the mounting
すなわち、実装基板29を異型基板によって構成し、この実装基板29に、光ファイバ27を固定するための固定用溝部55と、光結合ユニット28の各光学素子を固定するための光学素子保持部56とを一体形成することにより、フェルールやホルダ等の専用部品を別途使用することなく、簡単な構成により、複数のLD25と光ファイバ27とを精度良く光学的に接続することができる。従って、内視鏡2の先端部11の硬質長の長大化を好適に抑制することができる。
That is, the mounting
この場合において、光結合ユニット28を構成する光学素子である第1,第2のレンズ60,62としてボールレンズをそれぞれ採用することにより、例えば、内視鏡2の先端部11に配設される極小型のレンズ(直径が1mm程度の極小型のレンズ)であっても、精度良く製造することができ、しかも、光学素子保持部56に対しても精度良く位置決めすることができる。
In this case, by using ball lenses as the first and
加えて、第1のレンズ60をボールレンズによって構成することにより、単一の第1のレンズ60によって、複数のLD25からの出射光をそれぞれ平行光に変換することができる。なお、本実施形態では、単一の第1のレンズ60に対して2個のLD25からの出射光を入射させる構成について例示しているが、単一の第1のレンズ60に対して3個以上のLD25からの出射光を入射させる構成とすることも可能である。
In addition, by configuring the
次に、図7乃至図9は本発明の第2の実施形態に係り、図7は光信号送信モジュールの要部を示す斜視図、図8は各LDを実装した実装基板を示す斜視図、図9は光結合ユニットにおける光信号の挙動を示す説明図である。なお、本実施形態において、上述の第1の実施形態と同様の構成については、適宜同符号を付して説明を省略する。 Next, FIG. 7 to FIG. 9 relate to a second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a perspective view showing a main part of the optical signal transmission module, and FIG. 8 is a perspective view showing a mounting board on which each LD is mounted. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the behavior of the optical signal in the optical coupling unit. Note that in this embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図7,8に示すように、本実施形態の実装基板70は、各LD25を実装するための基板本体71と、この基板本体71から延在する突起部72と、が一体形成された異型基板によって構成されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the mounting
本実施形態の基板本体71は、2つの平板状の基板部74が垂直に連設された略L字状をなし、これら各基板部74には、各LD25を実装するための実装部75が設定されている。
The substrate
一方、突起部72は、2つの基板部74の側部に対して垂直に連設された平板状の部材によって構成されている。図8に示すように、この突起部72には、各LD25が臨まされる面に、光ファイバ27の先端側の側面が当接可能な固定部としての固定用溝部76が設けられている。
On the other hand, the projecting
さらに、突起部72には、各実装部75に実装されたLD25と固定用溝部76との間に、光結合ユニット28の各光学素子を保持するための光学素子保持部77が設けられている。
Further, the
ここで、本実施形態の光結合ユニット28は、各LD25からの出射光の拡がり角をそれぞれ変換する複数(例えば、2個)の第1のレンズ80と、各第1のレンズ80から出射された光の光軸を折り曲げるプリズム81と、プリズム81から出射された光を光ファイバ27の端面に集光する第2のレンズ62と、を光学素子として有して構成されている。
Here, the
これら各発光素子を保持するため、図8に示すように、光学素子保持部77は、第1のレンズ80、プリズム81、及び、第2のレンズ62の各形状に倣った複数の溝部が二股に連続する多段の溝部によって構成されている。
In order to hold each of these light emitting elements, as shown in FIG. 8, the optical
ここで、各第1のレンズ80は、例えば、屈折率がN=1.5の光学材料からなるボールレンズによってそれぞれ構成されており、これら第1のレンズ80の外表面には各LD25がスペーサ65を介してそれぞれ当接されている。
Here, each of the
本実施形態のプリズム81は、側面視が略矩形形状をなす板状のプリズムによって構成されている。
The
このプリズム81の2つの面のうちの一方の面には、一方のLD25(例えば、波長が約1310nmのVCSEL)が第1のレンズ80を介して対向されるとともに、第2のレンズ62が対向されている。
One of the two surfaces of the
また、プリズム81の他方の面には、他方のLD25(例えば、波長が約1550nmのVCSEL)が第1のレンズ80を介して対向されている。さらに、プリズム81の他方の面には、一方のLD25からの光を反射するとともに、他方のLD25からの光を透過する波長選択性を有するビームスプリッタ膜81aが設けられている。なお、ビームスプリッタ膜81aは、例えば、酸化チタン等の誘電体多層膜によって構成されている。
The other LD 25 (for example, VCSEL having a wavelength of about 1550 nm) is opposed to the other surface of the
そして、図9に示すように、プリズム81は、一方のLD25から出射された光をビームスプリッタ膜81aにおいて反射すると共に、他方のLD25から出射された光をビームスプリッタ膜81aにおいて透過することにより、各LD25から入射された各光が同一方向(例えば、光ファイバ27の光軸O方向)に進む平行光となるように、各光の光軸を折り曲げた後に、第2のレンズ62に入射させることが可能となっている。
Then, as shown in FIG. 9, the
このような実施形態によれば、上述の第1の実施形態と略同様の作用効果を奏することができる。 According to such an embodiment, substantially the same operational effects as those of the first embodiment described above can be achieved.
ここで、本実施形態においては、例えば、図10に示すように、上述のプリズム81に代えて、内部にビームスプリッタ膜83aを備えたサイコロ状のプリズム83を採用することも可能である。
Here, in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 10, a dice-shaped
次に、図11乃至図13は本発明の第3の実施形態に係り、図11は光信号送信モジュールの要部を示す斜視図、図12は各LDを実装した実装基板を示す斜視図、図13は光結合ユニットにおける光信号の挙動を示す説明図である。なお、本実施形態において、上述の第1の実施形態と同様の構成については、適宜同符号を付して説明を省略する。 Next, FIGS. 11 to 13 relate to a third embodiment of the present invention, FIG. 11 is a perspective view showing a main part of the optical signal transmission module, and FIG. 12 is a perspective view showing a mounting board on which each LD is mounted. FIG. 13 is an explanatory diagram showing the behavior of the optical signal in the optical coupling unit. Note that in this embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図11,12に示すように、本実施形態の実装基板90は、各LD25を実装するための基板本体91と、この基板本体91から延在する突起部92と、が一体形成された側面視略L字状をなす異型基板によって構成されている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the mounting
本実施形態の基板本体91は平板状をなし、この基板本体91には、各LD25を実装するための実装部95が並んで設定されている。
The
一方、突起部92には、各LD25が臨まされる面に、光ファイバ27の先端側の側面が当接可能な固定部としての固定用溝部96が設けられている。
On the other hand, the
さらに、突起部92には、各実装部95に実装されたLD25と固定用溝部96との間に、光結合ユニット28の各光学素子を保持するための光学素子保持部97が設けられている。
Further, the
ここで、本実施形態の光結合ユニット28は、各LD25からの出射光の拡がり角をそれぞれ変換する複数(例えば、2個)の第1のレンズ100と、各第1のレンズ100から出射された光の光軸を折り曲げるプリズム101と、プリズム101から出射された光を光ファイバ27の端面に集光する第2のレンズ62と、を光学素子として有して構成されている。
Here, the
これら各発光素子を保持するため、図8に示すように、光学素子保持部97は、第1のレンズ100、プリズム101、及び、第2のレンズ62の各形状に倣った複数の溝部が二股に連続する多段の溝部によって構成されている。
In order to hold each of these light emitting elements, as shown in FIG. 8, the optical
ここで、各第1のレンズ100は、例えば、屈折率がN=1.5の光学材料からなるボールレンズによってそれぞれ構成されており、各第1のレンズ100の外表面には各LD25がスペーサ65を介してそれぞれ当接されている。
Here, each
本実施形態のプリズム101は、側面視が略台形形状をなす板状のプリズムによって構成されている。
The
このプリズム101の上底側及び下底側の2つの面のうち、下底側の面には、一方のLD25(例えば、波長が約1310nmのVCSEL)と他方のLD25(例えば、波長が約1550nmのVCSEL)とがそれぞれ第1のレンズ100を介して対向されている。
Of the two surfaces on the upper and lower bases of this
また、プリズム101の上底側の面には、第2のレンズ62が対向されている。
The
また、プリズム101の内部には、一方のLD25からの光を反射するとともに、他方のLD25からの光を透過する波長選択性を有するビームスプリッタ膜101aが設けられている。さらに、プリズム101の一方の側面には、一方のLD25からの光を反射する反射膜101bが設けられている。なお、反射膜101bを設けず、全反射を利用して反射させても良い。その際、SiO2等の誘電体単層膜を全反射面に施して保護膜とし、ガラス材料の酸化などを防ぐことも可能である。
Further, inside the
そして、図13に示すように、プリズム101は、一方のLD25から出射された光を反射膜101bにおいて反射すると共にビームスプリッタ膜101aにおいて反射し、他方のLD25から出射された光をビームスプリッタ膜101aにおいて透過することにより、各LD25から入射された各光が同一方向(例えば、光ファイバ27の光軸O方向)に進む平行光となるように、各光の光軸を折り曲げた後に、第2のレンズ62に入射させることが可能となっている。
As shown in FIG. 13, the
このような実施形態によれば、上述の第1の実施形態と略同様の作用効果を奏することができる。 According to such an embodiment, substantially the same operational effects as those of the first embodiment described above can be achieved.
ここで、例えば、図14に示すように、上述のプリズム101に代えて、側面視が略矩形形状をなす板状のプリズム103を採用することも可能である。この場合、例えば、図14に示すように、各第1のレンズ100と第2のレンズ62との間にプリズム103を傾けて配置し、各第1のレンズ100に対向する面の一部に、一方のLD25からの光を透過するとともに他方のLD25からの光を反射するビームスプリッタ膜103aを形成し、且つ、第2のレンズ62に対向する面の一部に、他方のLD25からの光を反射する反射膜103bを形成することにより上述の実施形態と略同様の効果を奏することが可能となる。
Here, for example, as shown in FIG. 14, instead of the
なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。 In addition, this invention is not limited to each embodiment described above, A various deformation | transformation and change are possible, and they are also in the technical scope of this invention.
例えば、上述の各実施形態においては、光ファイバとしてMMFを用いた一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、グレーテッドインデックス(GI)型MMF、ステップインデックス(SI)型MMF、或いは、シングルモードファイバ(SMF)を用いることも可能である。 For example, in each of the above-described embodiments, an example in which MMF is used as an optical fiber has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a graded index (GI) MMF, a step index (SI) ) Type MMF or single mode fiber (SMF) can also be used.
これまで述べたすべての光学系において、第2のボールレンズ62の屈折率をN=1.5程度とし、N=2の場合と同一焦点距離となるように直径を拡大したボールレンズを用いることもできる。この場合、光ファイバ27と第2のボールレンズとの間には空気層のスペースを設ける。このように構成することにより一般的で安価なレンズ材料を用いることができ、低コスト化が可能となる。また、プリズムの表面を反射した光がレーザダイオード25へ戻ることにより発光動作が不安定になる所謂戻り光ノイズや発光パワー不安定性を避けるために、プリズムを数度傾けて配置することも可能である。
In all the optical systems described so far, it is possible to use a ball lens in which the refractive index of the
本出願は、2016年5月23日に日本国に出願された特願2016−102405号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。 This application is filed on the basis of the priority claim of Japanese Patent Application No. 2016-102405 filed in Japan on May 23, 2016. The above disclosure is included in the present specification and claims. Shall be quoted.
本発明の一態様による光信号送信モジュールは、電気信号を光信号に変換して、当該光信号の光を出射する複数の発光素子と、前記光信号を伝送する光ファイバと、前記複数の発光素子からの出射光の光軸を変換して前記光ファイバの端面に導光する光結合ユニットと、前記発光素子を実装するための実装部、前記光結合ユニットを構成する光学素子を保持するための光学素子保持部、及び、前記光ファイバを固定するための固定部が一体形成された異型基板からなる実装基板と、を備える光信号送信モジュールであって、前記光結合ユニットは、前記複数の発光素子から出射された光の拡がり角を変換する第1のレンズと、前記第1のレンズから出射された光の光軸を折り曲げるプリズムと、前記プリズムから出射された光を前記光ファイバの端面に集光する第2のレンズと、を有し、前記光学素子保持部は、前記第1のレンズ、前記プリズム、及び、前記第2のレンズの各外径に倣った複数の部分円弧状をなす溝部が連続する多段の溝部によって、前記第1のレンズ、前記プリズム、及び、前記第2のレンズを各中心軸が前記光ファイバの中心軸と同軸になる位置に位置決めするものである。 An optical signal transmission module according to an aspect of the present invention includes a plurality of light-emitting elements that convert an electrical signal into an optical signal and emit light of the optical signal, an optical fiber that transmits the optical signal, and the plurality of light-emitting elements. An optical coupling unit that converts the optical axis of light emitted from the element and guides it to the end face of the optical fiber, a mounting portion for mounting the light emitting element, and an optical element that constitutes the optical coupling unit An optical element holding unit, and a mounting substrate made of a modified substrate integrally formed with a fixing unit for fixing the optical fiber , wherein the optical coupling unit includes the plurality of optical coupling units. A first lens for converting a divergence angle of light emitted from the light emitting element; a prism for bending an optical axis of the light emitted from the first lens; and the light emitted from the prism as the optical fiber. A second lens that collects light on an end surface of the first lens, and the optical element holding portion includes a plurality of partial circles that follow the outer diameters of the first lens, the prism, and the second lens. The first lens, the prism, and the second lens are positioned at positions where the respective central axes are coaxial with the central axis of the optical fiber by a multi-stage groove having continuous arc-shaped grooves. .
Claims (7)
前記光信号を伝送する光ファイバと、
前記複数の発光素子からの出射光の光軸を変換して前記光ファイバの端面に導光する光結合ユニットと、
前記発光素子を実装するための実装部、前記光結合ユニットを構成する光学素子を保持するための光学素子保持部、及び、前記光ファイバを固定するための固定部が一体形成された異型基板からなる実装基板と、を備えたことを特徴とする光信号送信モジュール。A plurality of light emitting elements that convert an electrical signal into an optical signal and emit light of the optical signal;
An optical fiber for transmitting the optical signal;
An optical coupling unit that converts the optical axis of the emitted light from the plurality of light emitting elements and guides it to the end face of the optical fiber;
From a modified substrate integrally formed with a mounting portion for mounting the light emitting element, an optical element holding portion for holding an optical element constituting the optical coupling unit, and a fixing portion for fixing the optical fiber An optical signal transmission module comprising: a mounting substrate.
前記複数の発光素子から出射された光の拡がり角を変換する第1のレンズと、
前記第1のレンズから出射された光の光軸を折り曲げるプリズムと、
前記プリズムから出射された光を前記光ファイバの端面に集光する第2のレンズと、を有することを特徴とする請求項1に記載の光信号送信モジュール。The optical coupling unit is
A first lens for converting a divergence angle of light emitted from the plurality of light emitting elements;
A prism that bends the optical axis of the light emitted from the first lens;
The optical signal transmission module according to claim 1, further comprising: a second lens that condenses light emitted from the prism on an end face of the optical fiber.
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