WO2011125341A1 - レンズアレイおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2011125341A1
WO2011125341A1 PCT/JP2011/002106 JP2011002106W WO2011125341A1 WO 2011125341 A1 WO2011125341 A1 WO 2011125341A1 JP 2011002106 W JP2011002106 W JP 2011002106W WO 2011125341 A1 WO2011125341 A1 WO 2011125341A1
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WO
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lens
lens array
weld control
control recess
weld
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PCT/JP2011/002106
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菅家慎也
森岡心平
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Enplas Corp
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Enplas Corp
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3873—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls
    • G02B6/3885—Multicore or multichannel optical connectors, i.e. one single ferrule containing more than one fibre, e.g. ribbon type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms

Definitions

  • the present invention relates to a lens array made of a resin material suitable for molding using a mold and a manufacturing method thereof.
  • this type of lens array has a plurality of first lens surfaces aligned on one surface of the lens array body, and the same number of second lenses as the first lens surfaces on the other surface of the lens array body. Are formed by aligning the lens surfaces.
  • an optical surface such as a total reflection surface for forming an optical path connecting each of the first lens surfaces and each of the second lens surfaces is formed on the lens array body as necessary. .
  • a plurality of optical fibers as optical transmission bodies are arranged so as to face the plurality of first lens surfaces, and a photoelectric conversion device (for example, VCSEL) in which a plurality of light emitting elements are aligned. : Vertical Cavity Surface Emitting Laser) are arranged so as to face the plurality of second lens surfaces.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
  • the light emitted from each light emitting element is optically coupled to the end face of each optical fiber through each second lens surface and each first lens surface in sequence. This enables multi-channel optical communication (transmission).
  • such a lens array can be used not only for transmission of optical signals but also for reception.
  • a photoelectric conversion device for example, a photodetector
  • a plurality of light receiving elements are arranged and arranged is arranged opposite to each second lens surface, and an optical signal transmitted by each optical fiber is transmitted to each first optical fiber. After sequentially passing through one lens surface and each second lens surface, light is received (received) by each light receiving element.
  • a part of the lens surface is for transmission and the other part of the lens surface is for reception in a state where the photoelectric conversion devices including both the light emitting element and the light receiving element are arranged to face each other.
  • Two-way communication can also be realized by using it.
  • such a lens array is desirably manufactured by resin molding using a mold from the viewpoint of mass productivity and cost reduction.
  • FIG. 1 to 3 show an example of a conventional lens array 1 made of such a resin material.
  • the lens array (that is, the lens array body) 1 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and has a front surface 3, an upper surface 4, a rear surface 5, a bottom surface 6, a left side surface 7, and a right side surface 8. is doing.
  • the front surface 3 includes a foreground surface 3a, a first counterbore plane 3b recessed slightly rearward of the forefront surface 3a, and a rearward recess of the first counterbore plane 3b. It is configured by the second counterbore plane 3c that is inserted, and the overall planar shape has a substantially rectangular shape that is long in the lateral width direction of the lens array 1 (lateral direction in FIG. 1). More specifically, as shown in FIG. 1, the second counterbore plane 3 c is formed at the center of the front surface 3, and the planar shape thereof has a substantially rectangular shape that is long in the lateral width direction. As shown in FIG.
  • the first counterbore plane 3b has a frame shape that surrounds the second counterbore plane 3c from four directions. Furthermore, as shown in FIG. 1, the foremost surface 3a has a frame shape in which the planar shape surrounds the first counterbore plane 3b from four directions.
  • a plurality of second lens surfaces 12 having the same circular diameter and having the same diameter are formed in alignment along the lateral width direction on the second counterbore plane 3c.
  • a plurality of photoelectric conversion elements that is, a light emitting element or a light receiving element
  • a photoelectric conversion device not shown
  • a pair of left and right fitting hole portions 10 are formed in the first counterbore plane 3b with the second counterbore plane 3c interposed therebetween.
  • These fitting holes 10 are used for positioning the photoelectric conversion device when the photoelectric conversion device is attached to the lens array 1. That is, when the photoelectric conversion device is attached to the lens array 1, a predetermined contact portion on the photoelectric conversion device side, for example, a semiconductor substrate on which the photoelectric conversion element is mounted is brought into contact with the forefront surface 3a. Each photoelectric conversion element is disposed opposite to each second lens surface 12. Then, the photoelectric conversion element device is positioned by fitting a pair of fitting pins provided at positions corresponding to the respective fitting hole portions 10 in the photoelectric conversion element device into the respective fitting hole portions 10.
  • the upper surface 4 has an uppermost surface 4a, a first counterbore plane 4b recessed slightly below the uppermost surface 4a, and a lower side than the first counterbore plane 4b.
  • a second counterbore plane 4c that is recessed in the shape, and the overall planar shape has a substantially rectangular shape that is long in the lateral width direction (lateral direction in FIG. 2).
  • the second counterbore plane 4 c is formed near the center of the upper surface 4, and the planar shape thereof is a substantially rectangular shape that is long in the lateral width direction.
  • the first counterbore plane 4b has a frame shape that surrounds the second counterbore plane 4c from four directions.
  • the uppermost surface 4a has a frame shape in which the planar shape surrounds the first counterbore plane 4b from four directions.
  • the second counterbore plane 4c is formed with a plurality of first lens surfaces 11 having a planar circular shape and having the same diameter, aligned in the horizontal width direction.
  • the formation pitch of the plurality of first lens surfaces 11 is the same as the formation pitch of the second lens surfaces 12.
  • End faces of a plurality of optical fibers are arranged to face each first lens surface 11.
  • a pair of left and right fitting convex portions 14 are provided on the first counterbore plane 4b so as to sandwich the second counterbore plane 4c. These fitting convex portions 14 are used for positioning each optical fiber when attaching a plurality of optical fibers to the lens array 1. That is, when each optical fiber is attached to the lens array 1, a predetermined contact portion on the optical fiber side, for example, a multi-core collective connector that accommodates each optical fiber is connected to the uppermost surface 4a and / or the first counterbore. The end surfaces of the optical fibers are arranged to face the first lens surfaces 11 so as to contact the flat surface 4b. At this time, each optical fiber is positioned by fitting each fitting projection 14 into a pair of fitting holes formed on the optical fiber side (for example, a connector).
  • a concave portion 15 is formed in the back surface 5, and the bottom surface of the concave portion 15 is a total reflection surface having an inclination angle of 45 ° with respect to the front surface 3 and the top surface 4. 16 is formed.
  • the total reflection surface 16 forms an optical path that connects each of the second lens surfaces 12 and each of the first lens surfaces 11. That is, for example, when a photoelectric conversion device including a plurality of light emitting elements is disposed opposite to the second lens surface, the light of each light emitting element emitted from each light emitting element (for example, laser light) After entering the second lens surface and traveling on the optical path inside the lens array 1, the light enters the total reflection surface 16.
  • the total reflection surface 16 totally reflects the incident light from each light emitting element toward the first lens surface 11 side.
  • the light of each light emitting element totally reflected by the total reflection surface 16 travels on the optical path inside the lens array 1 and then reaches each first lens surface 11. Then, the light of each light emitting element that has reached each first lens surface 11 is emitted from each first lens surface 11 toward the end surface of each optical fiber.
  • each photoelectric conversion element and the end face of each optical fiber in the photoelectric conversion device can be optically coupled via the lens array 1.
  • Patent Document 1 As a conventional technique related to such a lens array, various proposals as shown in Patent Document 1 have been made so far.
  • a gate portion 17 is provided on the left side surface of the lens array 1.
  • the other part of the lens array 1 is molded in the cavity of the mold, whereas the gate portion 17 is molded in the gate of the mold.
  • the left and right side surfaces 7 and 8 of the lens array 1 are bonded to the casing on the photoelectric conversion element side. Need to be glued through.
  • the adhesion surface N to which the side surfaces 7 and 8 of the lens array 1 on the side wall portion of the housing are to be adhered is indicated by a broken line.
  • This adhesion surface N is usually as shown in FIG. 1. It is a flat surface.
  • a cut-out process is performed on the bonding surface N corresponding to the left side surface 7 to cut off a part of the bonding surface N in accordance with the shape of the gate portion 17.
  • a method, a method of removing the gate portion 17 afterwards, and the like are conceivable.
  • both the left side surface 7 and the right side surface 8 can be formed as flat surfaces. Therefore, when the lens array 1 is modularized, the distance between the housing and the adhesive surface N is set. Can be made equal on the left side surface 7 side and the right side surface 8 side, and the stress acting on the lens array 1 can be made uniform by the adhesive.
  • FIG. 6 shows the flow state of the molten resin material during molding of the lens array 1 together with the design shape (mold shape) of the lens array 1. As shown in FIG.
  • molten resin material injected into the cavity from the gate hits the mold shape 15 ′ corresponding to the recess 15 described above, and then branches to the left and right. Then, each of the branched molten resin materials travels toward the center side where the first lens surface 11 is formed so as to wrap around from both the left and right outer sides, and collide frontally at the center. Will join.
  • the conventional lens array 1 has a problem that it is impossible to achieve both optical performance and simple and low-cost modularization.
  • An object of the present invention is to provide a lens array that can ensure optical performance and can be modularized easily and at low cost, and a manufacturing method thereof.
  • the lens array of the present invention is a lens array made of a resin material molded using a mold, and a plurality of second arrays formed on the first surface of the lens array body so as to be aligned in a predetermined alignment direction.
  • a second lens surface of the lens array main body adjacent to the first surface on the other side perpendicular to the alignment direction of the first lens surface and facing the second surface.
  • a predetermined number of the first lens surfaces counted from one side in the alignment direction among the plurality of first lens surfaces, and a predetermined number of the second lenses corresponding thereto.
  • Each of the faces A plurality of first total reflection surfaces forming an optical path connecting the first total reflection surface and the third surface with a predetermined interval in the alignment direction with respect to the first total reflection surface.
  • An optical path connecting each of a predetermined number of first lens surfaces counted from the other side in the alignment direction of the first lens surfaces and a predetermined number of the second lens surfaces corresponding thereto is formed.
  • the second total reflection surface and the third surface are recessed and formed so that the first total reflection surface is included in the bottom surface, and the formation position of the weld is formed when the lens array body is molded.
  • the first weld control recess having a three-dimensional shape that can be controlled at a position deviated from the first lens surface, the third surface, the second total reflection surface on the bottom surface, and the first A predetermined interval in the alignment direction with respect to the weld control recess A concave portion is formed so as to be provided, and when forming the lens array main body, the three-dimensional shape of the first weld control concave portion and the position where the weld is formed deviate from the plurality of first lens surfaces.
  • a second weld control recess having a controllable three-dimensional shape, and a gate portion formed on a fourth surface of the lens array body facing the first surface, the gate portion comprising: An imaginary straight line passing through the center position in the alignment direction and orthogonal to the first surface is formed to pass between the first weld control recess and the second weld control recess, The three-dimensional shape of the weld control recess and the second weld control recess corresponds to the space between each of the inner surfaces of the recesses and the second surface when the lens array body is molded.
  • a flow path on the center side of the molten resin material is formed, and the molten resin material flowing through the flow path on the center side is made to reach the formation position of the first lens surface, and then the first lens surface
  • the molten resin material is branched to both outer sides in the alignment direction at the formation position, and the molten resin material after being branched flows from the flow path outside the alignment direction to the flow path on the center side to the formation position of the first lens surface. Formation of molten resin material to be included and the first lens surface A shape which merges in place deviated position.
  • the three-dimensional shape of the first weld control concave portion and the second weld control concave portion forms a flow path on the center side of the molten resin material when the lens array body is molded.
  • Forming position of the first lens surface from the outer flow path at a position deviating from the forming position of the first lens surface after the molten resin material flowing in the flow path on the side is branched at the forming position of the first lens surface It can be made to merge with the molten resin material which is going to flow into. Therefore, the weld formation position can be controlled to a position deviated from the plurality of first lens surfaces.
  • the optical performance can be ensured by avoiding the formation of the weld on the first lens surface, while having a configuration suitable for simple modularization in which the gate portion is formed on the fourth surface. That is, according to the present invention, optical performance can be ensured, and modularization can be realized easily and at low cost.
  • FIG. AA sectional view of FIG. BB sectional view of FIG. Molding mold of the lens array of FIG. Explanatory drawing for demonstrating the flow state of molten resin material in embodiment of the lens array which concerns on this invention The perspective view which shows the resin flow analysis result in embodiment of the manufacturing method of the lens array which concerns on this invention.
  • FIG. 7 is a rear view showing the lens array (lens array main body) 18 in the present embodiment
  • FIG. 8 is a plan view of FIG. 7
  • FIG. 9 is a cross-sectional view along AA in FIG. 7
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • the lens array 18 in the present embodiment is manufactured by injection molding of a resin material using a mold in the same manner as shown in FIGS.
  • a resin material polyetherimide resin, cyclic olefin resin, etc. can be used.
  • the lens array 18 in the present embodiment is similar to that shown in FIGS. 1 to 5 in that the upper surface 4 as the first surface and the front surface as the second surface. 3. It has a back surface 5 as a third surface, a bottom surface 6 as a fourth surface, and left and right side surfaces 7,8.
  • the upper surface 4 is a second counterbore plane 4c having a substantially rectangular shape that is long along the lateral width direction of the lens array 18 formed at the center thereof, as in the conventional case.
  • a plurality of first lens surfaces 11 are formed on the second counterbore plane 4c so as to be aligned in the lateral width direction of the lens array 18. Yes.
  • the first lens surfaces 11 have the same diameter, and the formation pitch is constant.
  • the front surface 3 in this embodiment is constituted by a counterbore surface 3d and a forefront surface 3a surrounding the counterbore surface 3d from four directions.
  • the same number of second lens surfaces 12 as the first lens surfaces 11 respectively corresponding to the first lens surfaces 11 are arranged in the alignment direction of the first lens surfaces 11, that is, the lens array. It is formed so as to align along 18 lateral width directions.
  • the second lens surfaces 12 have the same diameter as each other, and the formation pitch is constant. Further, the first lens surface 11 and the second lens surface 12 corresponding to each other have the same formation position in the alignment direction.
  • the front surface 3 is a surface adjacent to the upper surface 4 on one side orthogonal to the alignment direction of the first lens surface 11.
  • the back surface 5 is a surface that is adjacent to the top surface 4 on the other side orthogonal to the alignment direction of the first lens surface 11 and faces the front surface 3.
  • the bottom surface 6 is a surface facing the top surface 4.
  • the first total reflection surface 19 is recessed and formed at the position.
  • the first total reflection surface 19 is a flat inclined surface having a rectangular shape whose planar shape is long in the lateral width direction of the lens array 18 and having a predetermined inclination angle with respect to the front surface 3 and the upper surface 4. Is formed.
  • the inclination angle may be 45 ° with respect to each of the front surface 3 and the upper surface 4.
  • the first total reflection surface 19 has a predetermined number counted from one side (left side in FIG.
  • first lens surfaces 11 are opposed to each other on the upper side, and a predetermined number of second lens surfaces 12 corresponding to the predetermined number of first lens surfaces 11 are arranged to face each other on the front (lower side in FIG. 9). Has been.
  • the first total reflection surface 19 formed in this way forms an optical path connecting each first lens surface 11 and each second lens surface 12 corresponding to each other.
  • each of the second lens surfaces 12 corresponding to the first total reflection surface 19 is provided with coaxial light beams whose optical axes and central axes coincide with each other in the lens array 18.
  • each incident light travels on the optical path inside the lens array 18 toward the first total reflection surface 19 side, and then enters the first total reflection surface 19 with an incident angle greater than a critical angle. Will be incident.
  • Each light incident on the first total reflection surface 19 is totally reflected on each first lens surface 11 side corresponding to the first total reflection surface 19.
  • each light totally reflected by the first total reflection surface 19 travels on the optical path inside the lens array 18, and then the center axis of each light is set on each first lens surface 11.
  • the light is incident coaxially with the optical axis of the lens surface 11 in the same state.
  • optical paths connecting the first lens surfaces 11 and the second lens surfaces 12 corresponding to each other are formed by the first total reflection surface 19.
  • Such an optical path corresponds to an optical path when optical transmission is performed by the lens array 18 via the first total reflection surface 19 and the corresponding lens surfaces 11 and 12.
  • a state optical path is formed.
  • the optical path in this case corresponds to an optical path when light is received by the lens array 18 via the first total reflection surface 19 and the corresponding lens surfaces 11 and 12.
  • the right side in FIG. 7 is located in the upper half area of FIG. 7 of the back surface 5 and the center position in the lateral width direction of the lens array 18 in this area.
  • the second total reflection surface 20 is recessed and formed with respect to the first total reflection surface 19 so as to be spaced in the alignment direction of the first lens 11, that is, in the lateral width direction of the lens array 18.
  • the second total reflection surface 20 has a rectangular shape with a long planar shape in the lateral width direction of the lens array 18, and with respect to the front surface 3 and the upper surface 4. It is formed on a flat inclined surface having a predetermined inclination angle.
  • the inclination angle may be 45 ° with respect to each of the front surface 3 and the upper surface 4.
  • the second total reflection surface 20 has a predetermined number counted from the other (right side in FIG. 7) side in the alignment direction among the plurality of first lens surfaces 11.
  • the first lens surfaces 11 are opposed to each other on the upper side, and a predetermined number of second lens surfaces 12 corresponding to the predetermined number of first lens surfaces 11 are arranged to face each other on the front (lower side in FIG. 9). Has been.
  • the second total reflection surface 20 formed in this way forms an optical path connecting each of the first lens surfaces 11 and each of the second lens surfaces 12 corresponding to each other.
  • each incident light is reflected inside the lens array 18 (however, (Including a space formed by a second weld control recess 23 described later) on the second total reflection surface 20 side, and then incident on the second total reflection surface 20 at an angle greater than the critical angle. Will be incident. Then, each light incident on the second total reflection surface 20 is totally reflected on each second lens surface 12 side corresponding to the second total reflection surface 20.
  • the light totally reflected by the second total reflection surface 20 travels on the optical path inside the lens array 18 and then enters the second lens surface 12 coaxially.
  • an optical path connecting each of the first lens surfaces 11 and each of the second lens surfaces 12 corresponding to each other is formed by the second total reflection surface 20.
  • Such an optical path corresponds to an optical path when light is received by the lens array 18 through the second total reflection surface 20 and the corresponding lens surfaces 11 and 12.
  • a state optical path is formed.
  • the optical path in this case corresponds to an optical path when optical transmission is performed by the lens array 18 via the second total reflection surface 20 and the corresponding lens surfaces 11 and 12.
  • a gate portion 17 formed in the gate of the mold is formed on the bottom surface 6 so as to protrude downward on the bottom surface 6 as in the prior art.
  • the lens array 18 is formed with a plurality of optical fibers and a positioning structure for the photoelectric conversion device as in the prior art. That is, as shown in FIGS. 7 to 10, a pair of left and right fitting convex portions 14 are formed on the first counterbore plane 4 b on the upper surface 4 with the first lens surfaces 11 interposed therebetween. These fitting convex portions 14 are used for positioning each optical fiber when a plurality of optical fibers are attached to the lens array 18 as in the prior art.
  • a pair of fitting convex portions 21 are formed in the vicinity of both end portions of the front surface 3 in the width direction. These fitting convex portions 21 are used for positioning the photoelectric conversion element device when the photoelectric conversion element device is attached to the lens array 18, similarly to the fitting hole portion 10 shown in FIGS. 1 to 6.
  • the positioning structure on the photoelectric conversion device side is a fitting hole or a fitting hole into which the fitting convex portion 21 is fitted.
  • positioned in a photoelectric conversion apparatus allocates the light emitting element for light transmission with respect to each 2nd lens surface 12 corresponding to the 1st total reflection surface 19, and is 2nd total reflection surface.
  • a light receiving element for light reception may be assigned to each second lens surface 12 corresponding to 20.
  • a first weld control recess 22 is formed in the left position in FIG.
  • the first weld control recess 22 is constituted by a bottom surface 22a and an inner surface composed of upper, lower, left and right side surfaces 22b-e surrounding the bottom surface 22a from four sides, and the planar shape is elongated vertically. It has a rectangular shape.
  • the bottom surface 22 a includes the first total reflection surface 19.
  • the first weld control recess 22 is formed at a position where the upper end portion in FIG.
  • the left end portion of the first weld control concave portion 22 is formed at the same position or slightly leftward in the lateral width direction of the lens array 18 with the left end portion of the first total reflection surface 19.
  • the right end portion of the recess 22 is formed at the same position or slightly to the right in the lateral width direction of the lens array 18 with the right end portion of the first total reflection surface 19.
  • portions of the bottom surface 22a other than the first total reflection surface 19 are formed on a flat surface parallel to the back surface 5 so as to have a step in front and back.
  • the left and right side surfaces 22d and e are slightly inclined in a direction approaching each other toward the flat surface parallel to the left and right side surfaces 7 and 8 of the lens array 18 or the front side (the back side in the drawing in FIG. 7). It is formed on a flat surface. Furthermore, the upper side surface 22b is formed in an inclined surface that slightly inclines upward as it goes rearward. Furthermore, the lower side surface 22c is formed in an inclined surface that inclines downward toward the rear. In FIG. 7, among the inner surfaces of the first weld control recesses 22, the surfaces that are inclined downward toward the upper side are hatched in the right oblique direction, and the surfaces parallel to the back surface 5 are white. The surface which is not removed and becomes upwardly inclined toward the upper side is hatched in the diagonally left direction.
  • Such a three-dimensional shape (in other words, a mold shape) of the design of the first weld control concave portion 22 is such that a weld is formed at a plurality of first lens surfaces when the lens array 18 is molded. Control to a position outside of 11.
  • the second weld control recess 23 is recessed.
  • the second weld control recess 23 is constituted by an inner recess 23A, an intermediate recess 23B, and an outer recess 23C that are communicated with each other in the lateral width direction of the lens array 18, and the planar shape is substantially h. It has a letter shape.
  • the inner recess 23 ⁇ / b> A has substantially the same lateral width as the first weld control recess 22.
  • the second total reflection surface 20 is included in the bottom surface 23 a of the inner recess 23 ⁇ / b> A.
  • the upper end portion in FIG. 7 of the inner recess 23 ⁇ / b> A is formed at a position reaching the vicinity of the upper surface 4 above the upper end portion of the second total reflection surface 20.
  • the lower end portion in FIG. 7 of the inner concave portion 23A is formed at a position below the lower end portion of the second total reflection surface 20, and the lower end portion of the first weld control concave portion 22 and the vertical direction.
  • the left end portion of the inner recess 23 ⁇ / b> A is formed at the same position or slightly leftward in the lateral width direction of the lens array 18 with the left end portion of the second total reflection surface 20.
  • an intermediate recess 23B is communicated with the right end of the inner recess 23A.
  • a portion other than the second total reflection surface 20 in the bottom surface 23 a of the inner recess 23 ⁇ / b> A is formed on a flat surface or an inclined surface parallel to the back surface 5.
  • the left and right side surfaces of the inner recess 23A are formed as flat surfaces parallel to the left and right side surfaces 7 and 8 of the lens array 18 or flat surfaces that are slightly inclined toward each other toward the front. .
  • the upper side surface 23b of the inner recess 23A is formed as an inclined surface that inclines upward toward the rear.
  • the lower side surface 23c of the inner recess 23A is formed as an inclined surface that inclines downward toward the rear.
  • FIG. 7 among the surfaces constituting the inner concave portion 23 ⁇ / b> A, the surface that is inclined downward as it goes upward is hatched in the right oblique direction, and the surface parallel to the back surface 5 is outlined, The surface that is inclined upward as it goes upward is hatched in the diagonally left direction.
  • the upper end of the intermediate recess 23B in FIG. 7 is formed at the same position as the upper end of the first weld control recess 22 in the vertical direction. Furthermore, the lower end in FIG. 7 of the intermediate recess 23B is formed above the lower end of the inner recess 23A. Furthermore, the bottom surface 23 a of the intermediate recess 23 ⁇ / b> B is formed as a flat surface parallel to the back surface 5. Further, the upper side surface 23b of the intermediate recess 23B is formed in an inclined surface that is slightly inclined upward as it goes rearward. Further, the lower side surface 23b of the intermediate recess 23B is formed as an inclined surface that inclines downward as it goes rearward.
  • the outer recessed portion 23C communicates with the right end portion of the intermediate recessed portion 23B.
  • a surface that is inclined downward as it goes upward is hatched in the right oblique direction, and a surface parallel to the back surface 5 is outlined, The surface that is inclined upward as it goes upward is hatched in the diagonally left direction.
  • the upper end of the outer recess 23C in FIG. 7 is formed at the same position in the vertical direction as the upper end of the intermediate recess 23B. Furthermore, the lower end of the outer recess 23C is formed at the same position in the vertical direction as the lower end of the first weld control recess 22. Further, the bottom surface 23a of the outer recess 23C is formed as a flat surface having a step in front and back parallel to the back surface 5, and the left and right side surfaces 23d and e are flat surfaces parallel to the left and right side surfaces 7 and 8 of the lens array 18. The upper and lower side surfaces 23 b and c are formed on a flat surface parallel to the upper surface 4.
  • Such a design three-dimensional shape (in other words, a mold shape) of the second weld control recess 23 is the design of the first weld control recess 22 when the lens array 18 is molded.
  • the formation position of the weld along with the three-dimensional shape is controlled to a position deviated from the plurality of first lens surfaces 11.
  • the first weld control recess 22 and the second weld control recess 23 are formed in a non-specular three-dimensional shape.
  • the gate portion 17 has an imaginary straight line L passing through the center position in the alignment direction of the first lens surface 11 and orthogonal to the upper surface 4. More specifically, it is formed so as to pass through an intermediate position between the right side surface 22e of the first weld control recess 22 and the left side surface 23d of the inner recess 23A.
  • the third weld control recess 24 is recessed and formed at a position on the left side in FIG.
  • the third weld control recess 24 is composed of a bottom surface 24a and upper, lower, left and right side surfaces 24b to e, and has a rectangular shape whose plan view is elongated vertically.
  • the upper end of the third weld control recess 24 is formed at the same position as the upper end of the first weld control recess 22 in the vertical direction.
  • the lower end of the third weld control recess 24 is formed at the same position as the lower end of the first weld control recess 22 in the vertical direction. Further, the bottom surface 24a is formed as a flat surface parallel to the back surface 5, and the left and right side surfaces 24d, e are formed as flat surfaces parallel to the left and right side surfaces 7, 8 of the lens array 18, and the upper and lower side surfaces are formed. 24 b and c are formed on a flat surface parallel to the upper surface 4.
  • Such a design three-dimensional shape (in other words, a mold shape) of the third weld control concave portion 24 is formed by the first weld control concave portion 22 and the second weld control concave portion 22 when the lens array 18 is molded.
  • the weld formation position is controlled to a position deviated from the plurality of first lens surfaces 11 together with the three-dimensional design of the weld control recess 23.
  • the first total reflection surface 19 and the second total reflection surface 19 are caused by the shape of the first weld control recess 22 and the second weld control recess 23.
  • a gap in the alignment direction of the first lens surface 11 is formed between the total reflection surface 20 and the first reflection surface 20. Accordingly, the first lens surface 11 and the second lens surface 12 formed at positions corresponding to the gap portions substantially do not function optically. However, a design in which the first lens surface 11 and the second lens surface 12 corresponding to such a gap portion are not formed from the beginning is also possible.
  • the lens array 18 in the present embodiment uses, for example, a mold 27 including an upper mold 27a (movable mold), a lower mold 27b (fixed mold), and a slide mold 27c (movable mold) as shown in FIG.
  • the resin material can be integrally formed by an injection molding method.
  • the upper mold 27 a has a shape transfer surface for molding each shape of the second lens surface 12, the fitting convex portion 21, the front surface 3, and the front surface of the gate portion 17.
  • the lower mold 27b includes a first weld control recess 22 including the first total reflection surface 19, a second weld control recess 23 including the second total reflection surface 20, and a third weld control recess.
  • the slide mold 27 c has a shape transfer surface for molding the shapes of the first lens surface 11, the fitting convex portion 14, and the upper surface 4.
  • the shape transfer surface of the gate portion 17 constitutes the gate of the mold 27, and the other shape transfer surface constitutes the cavity of the mold 27.
  • the spool and the runner are not shown.
  • the upper mold 27a may be further divided into a lens piece for transferring the shape of the second lens surface 12 and its periphery, and a frame piece arranged outside the lens piece.
  • the slide mold 27c may be further divided into a lens piece for transferring the shape of the first lens surface 11 and its periphery, and a frame piece arranged outside the lens piece.
  • 12A to 12C show the flow process of the molten resin material when the lens array 18 of this embodiment is resin-molded using the mold 27, and the design shape of the lens array 18 ( This is shown together with the mold shape.
  • the mold shape of the first weld control concave portion 22 and the second weld control concave portion 23 is determined during the molding.
  • the first flow (1) abuts against the mold shapes (shape transfer surfaces) 22c ′ and 23c ′ corresponding to the lower side surfaces 22c and 23c of the concave portions 22 and 23, and the progress is restricted. It is because. It should be noted that the molten resin material according to the first flow (1) is headed toward the formation position P so as to go under the recesses 22 and 23 while being restricted in progress.
  • the third shape in the mold 27 corresponding to the space between the inner surface of the recess 24 and the front surface 3 depends on the mold shape of the third weld control recess 24.
  • a third flow of the molten resin material flowing from the gate G via the space S 3 on the forming position P side of the first lens surface 11 (3) is quantitatively suppressed. This is because, in particular, the third flow (3) hits the mold shape 24c ′ corresponding to the lower side surface 24c of the third weld control recess 24 and the progress is restricted.
  • the second flow (2) of the molten resin material flowing through the flow path on the center side is not quantitatively suppressed as in the first flow (1) and the third flow (3).
  • the flow has the shortest flow path length from the gate G to the formation position P of the first lens surface 11. Therefore, most of the molten resin material according to the second flow (2) reaches the formation position P of the first lens surface 11 prior to the molten resin material according to the other flow. .
  • the molten resin material according to the second flow (2) that has reached the formation position P of the first lens surface 11 in this way is aligned in the center direction of the first lens surface 11 at the formation position P.
  • the fourth flow (4) and the fifth flow (5) of the molten resin material as shown in FIG. 12 (b) are generated.
  • a part of the molten resin material according to the fourth flow (4) proceeds in the left direction from the branch position with the fifth flow (5).
  • the left half of the shape transfer surface of the first lens surface 11 is sequentially filled from the center side.
  • the molten resin material according to the fifth flow (5) moves to the right from the branch position with the fourth flow (4).
  • a portion of the shape transfer surface of the first lens surface 11 is sequentially filled from the center side into the right half.
  • the molten resin material according to the fourth flow (4) and the fifth flow (5) mainly participates in the formation of the first lens surface 11, while the second flow channel with respect to the central flow path.
  • Most of the molten resin material that flows into the formation position P of the first lens surface 11 from the flow path outside the alignment direction of the first lens surface 11 is the fourth flow (4) and the fifth flow.
  • the outer flow path includes a flow path for forming the first flow (1) and the third flow (3) as described above, the first weld control recess 22 and the third weld control flow.
  • a flow path between the concave portion 24, a flow channel on the left outer side of the third weld control concave portion 24, and a flow channel on the right outer side of the second weld control concave portion 23 are included.
  • the molten resin material (see the broken line arrow in the figure) flowing in the outer flow path with respect to the central flow path is the fourth flow (4) or the fifth flow ( The molten resin material according to 5) and the position deviating from the formation position P of the first lens surface 11 (before) are merged.
  • the flow of the plurality of molten resin materials does not meet in a state close to a frontal collision at the position where the first lens surface 11 is formed. Formation of welds on the surface 11 can be reliably avoided.
  • the lens array 18 in the present embodiment determines the optimum three-dimensional shape of the first to third weld control recesses 22, 23, 24 by the flow analysis of the resin material and then determines the determined tertiary shape. It can shape
  • FIG. 13 shows an example of such a flow analysis method for resin materials. Flow analysis of polyimide resin using resin flow analysis software (3D TIMON) (TIMON is a registered trademark of Toray Engineering Co., Ltd.) manufactured by Toray Engineering Co., Ltd. The results are shown.
  • 3D TIMON resin flow analysis software
  • the formation position of the weld W shown in the spotted pattern in the figure is It can be seen that it can be reliably controlled to a position deviating from the formation position of the first lens surface 11.
  • the position where the weld is formed away from the plurality of first lens surfaces 11 by the first, second and third weld control recesses 22, 23 and 24 Therefore, it is possible to prevent the formation of welds on the first lens surface 11 and ensure optical performance while the gate portion 17 is formed on the bottom surface 6 and is suitable for simple modularization. can do.
  • the first weld control recess 22 and the second weld control recess 23 may be provided without the third weld control recess. Even in such a case, the first and second weld control concave portions 22 and 23 are used to control the weld formation position so as to be out of the plurality of first lens surfaces 11, and FIG. The same effect as the configuration shown in FIG.

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Abstract

　光学性能を確保することができるとともに、簡便かつ低コストにモジュール化を実現することができるレンズアレイ。第１のウエルド制御用凹部（２２）および第２のウエルド制御用凹部（２３）の三次元形状によって、レンズアレイ本体（１８）の成形の際に、両凹部（２２、２３）の間に相当する溶融樹脂材料の中央側の流路が形成され、この中央側の流路を流れる溶融樹脂材料を、第１のレンズ面（１１）の形成位置において分岐させた後に第１のレンズ面（１１）の形成位置から外れた位置において外側の流路から第１のレンズ面（１１）の形成位置に流れ込もうとする溶融樹脂材料と合流させる。

Description

レンズアレイおよびその製造方法
　本発明は、金型を用いた成形に好適な樹脂材料からなるレンズアレイおよびその製造方法に関する。
　近年、データ通信の高速化・大容量化にともなって、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は、一般に、レンズアレイ本体における１つの面に、複数の第１のレンズ面を整列形成するとともに、レンズアレイ本体における他の面に、第１のレンズ面と同数の第２のレンズ面を整列形成することによって構成される。また、レンズアレイ本体には、必要に応じて、各第１のレンズ面のそれぞれと各第２のレンズ面のそれぞれとを結ぶ光路を形成するための全反射面等の光学面が形成される。
　この種のレンズアレイでは、光伝送体としての複数の光ファイバを、複数の第１のレンズ面に対向するように配置するとともに、複数の発光素子が整列形成された光電変換装置（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を、複数の第２のレンズ面に対向するように配置する。また、この種のレンズアレイでは、各発光素子から出射された光を、各第２のレンズ面および各第１のレンズ面を順次経て各光ファイバの端面に光学的に結合させる。これにより、マルチチャンネルの光通信（送信）が可能となる。
　また、このようなレンズアレイは、光信号の送信だけでなく、受信にも利用することができる。受信に利用する場合には、複数の受光素子が整列形成された光電変換装置（例えば、フォトディテクタ）を各第２のレンズ面に対向配置し、各光ファイバによって送信された光信号を、各第１のレンズ面および各第２のレンズ面を順次経た後に各受光素子によって受光（受信）する。
　さらに、このようなレンズアレイは、発光素子および受光素子の双方を備えた光電変換装置を対向配置した状態で、一部のレンズ面を送信用に、他の一部のレンズ面を受信用に利用して双方向通信を実現することもできる。
　ところで、このようなレンズアレイは、量産性および低コスト化の観点から、金型を用いた樹脂成形によって製造することが望ましい。
　図１乃至図３は、このような樹脂材料からなる従来のレンズアレイ１の一例を示したものである。
　図１乃至図３に示すように、レンズアレイ（すなわち、レンズアレイ本体）１は、略直方体形状に形成され、前面３、上面４、背面５、底面６、左側面７および右側面８を有している。
　図１に示すように、前面３は、最前面３ａと、この最前面３ａよりも僅かに後方に凹入された第１のザグリ平面３ｂと、この第１のザグリ平面３ｂよりも後方に凹入された第２のザグリ平面３ｃとによって構成され、全体的な平面形状がレンズアレイ１の横幅方向（図１における横方向）に長尺な略長方形状を呈している。より具体的には、図１に示すように、第２のザグリ平面３ｃは、前面３の中央に形成されているとともに、その平面形状が横幅方向に長尺な略長方形状を呈している。また、図１に示すように、第１のザグリ平面３ｂは、その平面形状が第２のザグリ平面３ｃを四方から包囲するような枠状を呈している。さらに、図１に示すように、最前面３ａは、その平面形状が第１のザグリ平面３ｂを四方から包囲するような枠状を呈している。
　また、図１に示すように、第２のザグリ平面３ｃには、平面円形状の互いに同径の複数の第２のレンズ面１２が、横幅方向に沿って整列形成されている。これら複数の第２のレンズ面１２には、図示しない光電変換装置における複数の光電変換素子（すなわち、発光素子または受光素子）が対向配置されている。
　さらに、図１に示すように、第１のザグリ平面３ｂには、第２のザグリ平面３ｃを挟んで左右一対の嵌合穴部１０が形成されている。これらの嵌合穴部１０は、光電変換素装置をレンズアレイ１に取り付ける際の光電変換素装置の位置決めに用いられる。すなわち、光電変換素装置をレンズアレイ１に取り付ける際には、光電変換素装置側の所定の当接部位、例えば、光電変換素子が実装された半導体基板を最前面３ａに当接させるようにし、各光電変換素子を各第２のレンズ面１２に対向配置させる。そして、光電変換素装置における各嵌合穴部１０に対応する位置に設けられた一対の嵌合ピンを、各嵌合穴部１０に嵌合させることによって、光電変換素装置の位置決めを行う。
　一方、図２に示すように、上面４は、最上面４ａと、この最上面４ａよりも僅かに下方に凹入された第１のザグリ平面４ｂと、この第１のザグリ平面４ｂよりも下方に凹入された第２のザグリ平面４ｃとによって構成され、全体的な平面形状が横幅方向（図２における横方向）に長尺な略長方形状を呈している。より具体的には、図２に示すように、第２のザグリ平面４ｃは、上面４の中央後寄りに形成されているとともに、その平面形状が横幅方向に長尺な略長方形状を呈している。また、図２に示すように、第１のザグリ平面４ｂは、その平面形状が第２のザグリ平面４ｃを四方から包囲するような枠状を呈している。さらに、図２に示すように、最上面４ａは、その平面形状が第１のザグリ平面４ｂを四方から包囲するような枠状を呈している。
　また、図２に示すように、第２のザグリ平面４ｃには、平面円形状の互いに同径の複数の第１のレンズ面１１が、横幅方向に沿って整列形成されている。これら複数の第１のレンズ面１１の形成ピッチは、第２のレンズ面１２の形成ピッチと同一とされている。各第１のレンズ面１１には、図示しない複数の光ファイバの端面が対向配置されている。
　さらに、図２に示すように、第１のザグリ平面４ｂには、第２のザグリ平面４ｃを挟んで左右一対の嵌合凸部１４が凸設されている。これらの嵌合凸部１４は、複数の光ファイバをレンズアレイ１に取り付ける際の各光ファイバの位置決めに用いられる。すなわち、各光ファイバをレンズアレイ１に取り付ける際には、光ファイバ側の所定の当接部位、例えば、各光ファイバを収容する多芯一括型のコネクタを最上面４ａおよび／または第１のザグリ平面４ｂに当接させるようにして、各光ファイバの端面を各第１のレンズ面１１に対向配置させる。このとき、各嵌合凸部１４を、光ファイバ側（例えば、コネクタ）に形成された一対の嵌合穴部に嵌合させることによって、各光ファイバの位置決めを行う。
　さらにまた、図３に示すように、背面５には、凹部１５が凹入形成されており、この凹部１５の底面は、前面３および上面４に対して４５°の傾斜角を有する全反射面１６に形成されている。この全反射面１６は、各第２のレンズ面１２のそれぞれと各第１のレンズ面１１のそれぞれとを結ぶ光路を形成する。すなわち、例えば、複数の発光素子を備えた光電変換素装置を第２のレンズ面に対向配置した場合には、各発光素子から出射された各発光素子の光（例えば、レーザ光）は、各第２のレンズ面にそれぞれ入射してレンズアレイ１の内部の光路上を進行した後に全反射面１６に入射する。そして、全反射面１６は、これらの入射した各発光素子の光を、各第１のレンズ面１１側に向けて全反射させる。そして、全反射面１６によって全反射された各発光素子の光は、レンズアレイ１の内部の光路上を進行した後に、各第１のレンズ面１１にそれぞれ到達する。そして、各第１のレンズ面１１に到達した各発光素子の光は、各第１のレンズ面１１から各光ファイバの端面に向けて出射される。
　このようにして、光電変換素装置における各光電変換素子と各光ファイバの端面とをレンズアレイ１を介して光学的に結合することができる。
　このようなレンズアレイに関する従来技術としては、これまでにも、例えば、特許文献１に示すような種々の提案がなされている。
特開２００９－１６３２１２号公報
　ところで、図１および図２に示すように、レンズアレイ１の左側面には、ゲート部１７が凸設されている。
　レンズアレイ１の他の部位が金型のキャビティ内において成形されるのに対して、ゲート部１７は金型のゲート内において成形される。
　そして、従来から、このようなゲート部１７を原因として、レンズアレイ１を光電変換素装置と組み合わせてモジュール化する場合に以下のような問題点が指摘されている。
　すなわち、従来から、レンズアレイ１に光電変換素装置を取り付けて光モジュールを構成する際には、レンズアレイ１における左右の両側面７、８を、光電変換素装置側の筐体に接着剤を介して接着する必要がある。なお、図１には、筐体の側壁部におけるレンズアレイ１の両側面７、８を接着すべき接着面Ｎが破線で示されているが、この接着面Ｎは、通常は図１のような平坦な平面である。そして、このような接着面Ｎにレンズアレイ１の両側面７、８を接着する際には、左側面７とこれに対応する接着面Ｎとの間の間隙が、右側面８とこれに対応する接着面Ｎとの間の間隙よりもレンズアレイ１の横幅方向に部分的に大きくなる。これは、左側面７にゲート部１７が形成されていることによる。これにより、左側面７側の接着剤の厚みを、右側面８側に比べて厚くする必要があった。この結果、接着剤によってレンズアレイ１に作用する応力が左側面７側と右側面８側とで互いに異なることになり、ひいては、レンズアレイ１の変形およびこれにともなう光学性能の劣化の原因となっている。
　このような接着の際の問題を回避する方法として、例えば、左側面７に対応する接着面Ｎに、この接着面Ｎの一部をゲート部１７の形状に合わせて削落する切り抜き加工を行う方法や、ゲート部１７を事後的に除去する方法等が考えられる。
　しかしながら、これらの方法を採用する場合には、成形後の加工の手間やコストを要することになり、レンズアレイ１を樹脂成形によって簡便かつ低コストで製造するメリットを半減させてしまう結果となる。
　そこで、前述した接着の際の問題を回避するためのより有効な方法の一つとして、例えば、図４および図５に示すように、レンズアレイ１における底面６にゲート部１７を形成する方法がある。このような方法によれば、左側面７および右側面８の双方を平坦面に形成することができるので、レンズアレイ１をモジュール化する際には、筐体における接着面Ｎとの間の間隔を、左側面７側と右側面８側とで互いに等しくすることができ、接着剤によってレンズアレイ１に作用する応力を均一にすることができる。
　しかるに、このようにゲート部１７をレンズアレイ１の底面６に形成する場合には、別に新たな問題が生じてしまう。
　すなわち、図４および図５の構成のレンズアレイ１を、金型を用いた樹脂材料の射出成形によって製造する場合には、溶融状態の樹脂材料（以下、溶融樹脂材料と称する）を、スプールおよびランナを経てゲートからキャビティ内に注入して充填させることになる。このとき、キャビティ内に注入された溶融樹脂材料は、キャビティの形状にしたがって複数に分流するようにしてキャビティ内を流動した後に、最終的に、ゲートから最も遠い位置に存在する第１のレンズ面１１の中央において合流（会合）することになる。図６は、このようなレンズアレイ１の成形時における溶融樹脂材料の流動状態を、レンズアレイ１の設計上の形状（金型形状）とともに示したものである。図６に示すように、ゲートからキャビティ内に注入された溶融樹脂材料の一部は、前述した凹部１５に相当する金型形状１５’にあたった後、左右に分岐される。そして、分岐された後の各溶融樹脂材料は、左右の両外側から回り込むようにして第１のレンズ面１１の形成位置となる中央側に向かってそれぞれ進行し、中央において正面衝突するようにして合流することになる。
　この結果、第１のレンズ面１１には、ウエルドと称される成形不良が発生してしまい、レンズアレイ１の光学性能を著しく劣化させてしまうといった新たな問題が生じることになる。
　このように、従来のレンズアレイ１には、光学性能を確保することと、簡便かつ低コストにモジュール化を実現することとを両立させることができないといった問題がある。
　本発明の目的は、光学性能を確保することができるとともに、簡便かつ低コストにモジュール化を実現することができるレンズアレイおよびその製造方法を提供することである。
　本発明のレンズアレイは、金型を用いて成形された樹脂材料からなるレンズアレイであって、レンズアレイ本体における第１の面に、所定の整列方向に整列するように形成された複数の第１のレンズ面と、前記第１の面に前記整列方向に直交する一方の側において隣位する前記レンズアレイ本体における第２の面に、前記整列方向に沿って整列するように形成された複数の第２のレンズ面と、前記第１の面に前記第１のレンズ面の整列方向に直交する他方の側において隣位するとともに前記第２の面に対向する前記レンズアレイ本体における第３の面に凹入形成され、前記複数の第１のレンズ面のうちの前記整列方向における一方側から数えて所定数の第１のレンズ面のそれぞれとこれらに対応する所定数の前記第２のレンズ面のそれぞれとを結ぶ光路を形成する第１の全反射面と、前記第３の面に、前記第１の全反射面に対して前記整列方向に所定の間隔を設けるようにして凹入形成され、前記複数の第１のレンズ面のうちの前記整列方向における他方側から数えて所定数の第１のレンズ面のそれぞれとこれらに対応する所定数の前記第２のレンズ面のそれぞれとを結ぶ光路を形成する第２の全反射面と、前記第３の面に、前記第１の全反射面を底面に含むようにして凹入形成され、前記レンズアレイ本体の成形の際にウエルドの形成位置を前記複数の第１のレンズ面から外れた位置に制御可能な三次元形状を有する第１のウエルド制御用凹部と、前記第３の面に、前記第２の全反射面を底面に含むとともに、前記第１のウエルド制御用凹部に対して前記整列方向に所定の間隔を設けるようにして凹入形成され、前記レンズアレイ本体の成形の際に前記第１のウエルド制御用凹部の三次元形状とともに前記ウエルドの形成位置を前記複数の第１のレンズ面から外れた位置に制御可能な三次元形状を有する第２のウエルド制御用凹部と、前記第１の面に対向する前記レンズアレイ本体における第４の面に形成されたゲート部と、を備え、前記ゲート部は、その前記整列方向における中心位置を通り前記第１の面に直交する仮想直線が前記第１のウエルド制御用凹部と前記第２のウエルド制御用凹部との間を通るように形成され、前記第１のウエルド制御用凹部および前記第２のウエルド制御用凹部の三次元形状は、前記レンズアレイ本体の成形の際に、これら両凹部の内面のそれぞれと前記第２の面との間に相当する前記金型内の第１の空間を経由して前記金型のゲートから前記金型内における前記第１のレンズ面の形成位置側に向かう溶融樹脂材料の流れを抑制する形状であり、かつ、前記第３の面における前記両凹部に挟まれた部位と前記第２の面との間に相当する前記金型内の第２の空間を経由して前記ゲートから前記第１のレンズ面の形成位置に至る溶融樹脂材料の中央側の流路が形成され、この中央側の流路を流れる溶融樹脂材料を、前記第１のレンズ面の形成位置に到達させた上でこの第１のレンズ面の形成位置において前記整列方向における両外側に分岐させ、分岐させた後の溶融樹脂材料を、前記中央側の流路に対する前記整列方向の外側の流路から前記第１のレンズ面の形成位置に流れ込もうとする溶融樹脂材料と前記第１のレンズ面の形成位置から外れた位置において合流させる形状である。
　本発明によれば、第１のウエルド制御用凹部および第２のウエルド制御用凹部の三次元形状によって、レンズアレイ本体の成形の際に溶融樹脂材料の中央側の流路を形成し、この中央側の流路を流れる溶融樹脂材料を、第１のレンズ面の形成位置において分岐させた後に第１のレンズ面の形成位置から外れた位置において外側の流路から第１のレンズ面の形成位置に流れ込もうとする溶融樹脂材料と合流させることができる。したがって、ウエルドの形成位置を複数の第１のレンズ面から外れた位置に制御することができる。これにより、ゲート部が第４の面に形成された簡便なモジュール化に適した構成でありながら、第１のレンズ面上へのウエルドの形成を回避して光学性能を確保することができる。すなわち、本発明によれば、光学性能を確保することができるとともに、簡便かつ低コストにモジュール化を実現することができる。
従来のレンズアレイの一例としてのサイドゲート型のレンズアレイを示す正面図 図１の平面図 図１の右側面図 従来のレンズアレイの一例としてのアンダーゲート型のレンズアレイを示す正面図 図４の右側面図 図４のレンズアレイの問題点を説明するための説明図 本発明に係るレンズアレイの実施形態を示す背面図 図７の平面図 図７のＡ－Ａ断面図 図７のＢ－Ｂ断面図 図７のレンズアレイの成形型 本発明に係るレンズアレイの実施形態において、溶融樹脂材料の流動状態を説明するための説明図 本発明に係るレンズアレイの製造方法の実施形態において、樹脂流動解析結果を示す斜視図 本発明に係るレンズアレイの変形例を示す背面図
　以下、本発明に係るレンズアレイおよびその製造方法の実施形態について、図７乃至図１３を参照して説明する。
　なお、従来と基本的構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。
　図７は、本実施形態におけるレンズアレイ（レンズアレイ本体）１８を示す背面図であり、図８は、図７の平面図、図９は、図７のＡ－Ａ断面図、図１０は、図７のＢ－Ｂ断面図である。
　本実施形態におけるレンズアレイ１８は、図１乃至図５に示したものと同様に、金型を用いた樹脂材料の射出成形によって製造される。なお、樹脂材料としては、ポリエーテルイミド樹脂や環状オレフィン樹脂等を用いることができる。
　また、図７乃至図１０に示すように、本実施形態におけるレンズアレイ１８は、図１乃至図５に示したものと同様に、第１の面としての上面４、第２の面としての前面３、第３の面としての背面５、第４の面としての底面６および左右の側面７、８を有している。
　さらに、図７および図８に示すように、上面４は、従来と同様に、その中央に形成されたレンズアレイ１８の横幅方向に沿って長尺な平面略長方形状の第２のザグリ平面４ｃと、この第２のザグリ平面４ｃを四方から包囲する枠状の第１のザグリ平面４ｂと、この第１のザグリ平面４ｂを四方から包囲する枠状の最上面４ａとによって構成されている。そして、図７および図８に示すように、従来と同様に、第２のザグリ平面４ｃには、複数の第１のレンズ面１１が、レンズアレイ１８の横幅方向に整列するように形成されている。なお、各第１のレンズ面１１は、互いに同径とされているとともに、形成ピッチが一定とされている。
　さらにまた、図９および図１０に示すように、本実施形態における前面３は、ザグリ面３ｄと、このザグリ面３ｄを四方から包囲する最前面３ａとによって構成されている。そして、ザグリ面３ｄには、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する第１のレンズ面１１と同数の複数の第２のレンズ面１２が、第１のレンズ面１１の整列方向すなわちレンズアレイ１８の横幅方向に沿って整列するように形成されている。なお、第２のレンズ面１２は、互いに同径とされているとともに、形成ピッチが一定とされている。また、互いに対応する第１のレンズ面１１と第２のレンズ面１２とは、整列方向における形成位置が互いに一致している。
　なお、図９および図１０からも分かるように、前面３は、上面４に対して第１のレンズ面１１の整列方向に直交する一方の側において隣位する面となっている。また、背面５は、上面４に対して第１のレンズ面１１の整列方向に直交する他方の側において隣位するとともに前面３に対向する面となっている。さらに、底面６は、上面４に対向する面となっている。
　また、図７、図９および図１０に示すように、背面５の図７における上半部の領域内であって、この領域におけるレンズアレイ１８の横幅方向の中心位置に対して図７における左側の位置には、第１の全反射面１９が凹入形成されている。この第１の全反射面１９は、平面形状がレンズアレイ１８の横幅方向に長尺な長方形状を呈しているとともに、前面３および上面４に対して所定の傾斜角を有する平坦な傾斜面に形成されている。傾斜角は、前面３および上面４のそれぞれに対して４５°であってもよい。また、図７および図９に示すように、第１の全反射面１９には、複数の第１のレンズ面１１のうちの整列方向における一方（図７における左方）側から数えて所定数の第１のレンズ面１１が上方において対向配置されているとともに、これら所定数の第１のレンズ面１１に対応する所定数の第２のレンズ面１２が前方（図９における下方）において対向配置されている。
　このように形成された第１の全反射面１９は、互いに対応する各第１のレンズ面１１のそれぞれと各第２のレンズ面１２のそれぞれとを結ぶ光路を形成する。例えば、第１の全反射面１９に対応する各第２のレンズ面１２に、各第２のレンズ面１２における光軸と中心軸がそれぞれ一致するような同軸状の各光をレンズアレイ１８の外側から入射させると、入射した各光は、レンズアレイ１８の内部の光路上を第１の全反射面１９側に向かって進行した後に、第１の全反射面１９に臨界角以上の入射角で入射することになる。そして、第１の全反射面１９に入射した各光は、第１の全反射面１９に対応する各第１のレンズ面１１側に全反射されることになる。そして、第１の全反射面１９によって全反射された各光は、レンズアレイ１８の内部の光路上を進行した後に、各第１のレンズ面１１に、各光の中心軸を各第１のレンズ面１１における光軸とそれぞれ一致させた状態で同軸状に入射することになる。このようにして、互いに対応する各第１のレンズ面１１のそれぞれと各第２のレンズ面１２のそれぞれとを結ぶ光路が第１の全反射面１９によって形成される。このような光路は、第１の全反射面１９およびこれに対応するレンズ面１１、１２を介してレンズアレイ１８による光送信を行う場合の光路に相当する。なお、各第１のレンズ面１１と同軸状の各光をレンズアレイ１８の外側から各第１のレンズ面１１に入射させた場合には、光送信の場合とは光の進行方向が逆転した状態の光路が形成されることになる。この場合の光路は、第１の全反射面１９およびこれに対応するレンズ面１１、１２を介してレンズアレイ１８による光受信を行う場合の光路に相当する。
　さらに、図７、図９および図１０に示すように、背面５の図７における上半部の領域内であって、この領域におけるレンズアレイ１８の横幅方向の中心位置に対して図７における右側の位置には、第２の全反射面２０が、第１の全反射面１９に対して第１のレンズ１１の整列方向すなわちレンズアレイ１８の横幅方向に間隔を設けるようにして凹入形成されている。この第２の全反射面２０も、第１の全反射面１９と同様に、平面形状がレンズアレイ１８の横幅方向に長尺な長方形状を呈しているとともに、前面３および上面４に対して所定の傾斜角を有する平坦な傾斜面に形成されている。傾斜角は、前面３および上面４のそれぞれに対して４５°であってもよい。また、図７および図９に示すように、第２の全反射面２０には、複数の第１のレンズ面１１のうちの整列方向における他方（図７における右方）側から数えて所定数の第１のレンズ面１１が上方において対向配置されているとともに、これら所定数の第１のレンズ面１１に対応する所定数の第２のレンズ面１２が前方（図９における下方）において対向配置されている。
　このように形成された第２の全反射面２０は、互いに対応する各第１のレンズ面１１のそれぞれと各第２のレンズ面１２のそれぞれとを結ぶ光路を形成する。例えば、第２の全反射面２０に対応する各第１のレンズ面１１に、同軸状の各光をレンズアレイ１８の外側から入射させると、入射した各光は、レンズアレイ１８の内部（但し、後述する第２のウエルド制御用凹部２３がなす空間を含む）の光路上を第２の全反射面２０側に向かって進行した後に、第２の全反射面２０に臨界角以上の入射角で入射することになる。そして、第２の全反射面２０に入射した各光は、第２の全反射面２０に対応する各第２のレンズ面１２側に全反射されることになる。そして、第２の全反射面２０によって全反射された各光は、レンズアレイ１８の内部の光路上を進行した後に、各第２のレンズ面１２に同軸状に入射することになる。このようにして、互いに対応する各第１のレンズ面１１のそれぞれと各第２のレンズ面１２のそれぞれとを結ぶ光路が第２の全反射面２０によって形成される。このような光路は、第２の全反射面２０およびこれに対応するレンズ面１１、１２を介してレンズアレイ１８による光受信を行う場合の光路に相当する。なお、各第２のレンズ面１２と同軸状の各光をレンズアレイ１８の外側から各第２のレンズ面１２に入射させた場合には、光受信の場合とは光の進行方向が逆転した状態の光路が形成される。この場合の光路は、第２の全反射面２０およびこれに対応するレンズ面１１、１２を介してレンズアレイ１８による光送信を行う場合の光路に相当する。
　さらにまた、図７に示すように、底面６には、従来と同様に、金型のゲート内において成形されるゲート部１７が下方に向かって突出形成されている。
　また、図７乃至図１０に示すように、レンズアレイ１８には、従来と同様に、複数の光ファイバおよび光電変換素装置の位置決め構造が形成されている。すなわち、図７乃至図１０に示すように、上面４における第１のザグリ平面４ｂには、各第１のレンズ面１１を挟んで左右一対の嵌合凸部１４が形成されている。これらの嵌合凸部１４は、従来と同様に、複数の光ファイバをレンズアレイ１８に取り付ける際の各光ファイバの位置決めに用いられる。
　一方、図９および図１０に示すように、前面３における横幅方向の両端部近傍には、一対の嵌合凸部２１がそれぞれ形成されている。これらの嵌合凸部２１は、図１乃至図６に示した嵌合穴部１０と同様に、光電変換素装置をレンズアレイ１８に取り付ける際の光電変換素装置の位置決めに用いられる。ただし、本実施形態においては、光電変換素装置側の位置決め構造は、嵌合凸部２１を嵌合させる嵌合穴部または嵌合孔となる。なお、光電変換装置に配置する光電変換素子は、第１の全反射面１９に対応する各第２のレンズ面１２に対しては、光送信用の発光素子を割り当て、第２の全反射面２０に対応する各第２のレンズ面１２に対しては、光受信用の受光素子を割り当ててもよい。
　そして、このような構成に加えて、さらに、図７および図９に示すように、背面５の図７における上半部の領域内であって、この領域におけるレンズアレイ１８の横幅方向の中心位置に対して図７における左側の位置には、第１のウエルド制御用凹部２２が凹入形成されている。図７に示すように、第１のウエルド制御用凹部２２は、底面２２ａおよびこの底面２２ａを四方から包囲する上下左右の側面２２ｂ～ｅからなる内面によって構成され、平面形状が上下に長尺な長方形状を呈している。また、図７および図９に示すように、底面２２ａには、第１の全反射面１９が含まれている。さらに、第１のウエルド制御用凹部２２は、その図７における上端部が、第１の全反射面１９の上端部よりも上方の上面４の近傍に至る位置に形成されているとともに、その図７における下端部が、第１の全反射面１９の下端部よりも下方の位置に形成されている。一方、第１のウエルド制御用凹部２２の左端部は、第１の全反射面１９の左端部とレンズアレイ１８の横幅方向において同位置または僅かに左方に形成され、第１のウエルド制御用凹部２２の右端部は、第１の全反射面１９の右端部とレンズアレイ１８の横幅方向において同位置または僅かに右方に形成されている。さらにまた、底面２２ａのうちの第１の全反射面１９以外の部位は、互いに前後に段差を有するような背面５に平行な平坦面に形成されている。また、左右の側面２２ｄ、ｅは、レンズアレイ１８の左右の側面７、８に平行な平坦面または前方（図７における紙面奥側）に向かうにしたがって互いに接近する方向に僅かに傾斜するような平坦面に形成されている。さらに、上側の側面２２ｂは、後方に向かうにしたがって上方に僅かに傾斜するような傾斜面に形成されている。さらにまた、下側の側面２２ｃは、後方に向かうにしたがって下方に傾斜するような傾斜面に形成されている。なお、図７においては、第１のウエルド制御用凹部２２の内面のうち、上方に向かうにしたがって下り傾斜となる面については右斜め方向のハッチングが施され、背面５に平行な面については白抜きとされ、上方に向かうにしたがって上り傾斜となる面については左斜め方向のハッチングが施されている。
　このような第１のウエルド制御用凹部２２の設計上の三次元形状（換言すれば、金型形状）は、レンズアレイ１８の成形の際に、ウエルドの形成位置を複数の第１のレンズ面１１から外れた位置に制御する。
　また、図７および図１０に示すように、背面５の図７における上半部の領域内であって、この領域におけるレンズアレイ１８の横幅方向の中心位置に対して図７における右側の位置には、第２のウエルド制御用凹部２３が凹入形成されている。図７に示すように、第２のウエルド制御用凹部２３は、レンズアレイ１８の横幅方向において互いに連通された内側凹部２３Ａ、中間凹部２３Ｂおよび外側凹部２３Ｃによって構成されており、平面形状が略ｈ字形状を呈している。
　ここで、図７に示すように、内側凹部２３Ａは、第１のウエルド制御用凹部２２と横幅がほぼ同一とされている。また、図７および図１０に示すように、内側凹部２３Ａの底面２３ａには、第２の全反射面２０が含まれている。さらに、内側凹部２３Ａの図７における上端部は、第２の全反射面２０の上端部よりも上方の上面４の近傍に至る位置に形成されている。さらにまた、内側凹部２３Ａの図７における下端部は、第２の全反射面２０の下端部よりも下方の位置に形成されているとともに、第１のウエルド制御用凹部２２の下端部と上下方向において同一に形成されている。また、内側凹部２３Ａの左端部は、第２の全反射面２０の左端部とレンズアレイ１８の横幅方向において同位置または僅かに左方に形成されている。さらに、内側凹部２３Ａの右端部には、中間凹部２３Ｂが連通されている。さらにまた、図１０に示すように、内側凹部２３Ａの底面２３ａのうちの第２の全反射面２０以外の部位は、背面５に平行な平坦面あるいは傾斜面に形成されている。また、内側凹部２３Ａの左右の側面は、レンズアレイ１８の左右の側面７、８に平行な平坦面または前方に向かうにしたがって互いに接近する方向に僅かに傾斜するような平坦面に形成されている。さらに、内側凹部２３Ａの上側の側面２３ｂは、後方に向かうにしたがって上方に傾斜するような傾斜面に形成されている。さらにまた、内側凹部２３Ａの下側の側面２３ｃは、後方に向かうにしたがって下方に傾斜するような傾斜面に形成されている。なお、図７において、内側凹部２３Ａを構成する面のうち、上方に向かうにしたがって下り傾斜となる面については右斜め方向のハッチングが施され、背面５に平行な面については白抜きとされ、上方に向かうにしたがって上り傾斜となる面については左斜め方向のハッチングが施されている。
　また、図７および図１０に示すように、中間凹部２３Ｂの図７における上端部は、第１のウエルド制御用凹部２２の上端部と上下方向において同位置に形成されている。さらに、中間凹部２３Ｂの図７における下端部は、内側凹部２３Ａの下端部よりも上方に形成されている。さらにまた、中間凹部２３Ｂの底面２３ａは、背面５に平行な平坦面に形成されている。また、中間凹部２３Ｂの上側の側面２３ｂは、後方に向かうにしたがって上方に僅かに傾斜するような傾斜面に形成されている。さらに、中間凹部２３Ｂの下側の側面２３ｂは、後方に向かうにしたがって下方に傾斜するような傾斜面に形成されている。さらにまた、中間凹部２３Ｂの右端部には、外側凹部２３Ｃが連通されている。また、図７において、中間凹部２３Ｂを構成する面のうち、上方に向かうにしたがって下り傾斜となる面については右斜め方向のハッチングが施され、背面５に平行な面については白抜きとされ、上方に向かうにしたがって上り傾斜となる面については左斜め方向のハッチングが施されている。
　さらに、図７に示すように、外側凹部２３Ｃの図７における上端部は、中間凹部２３Ｂの上端部と上下方向において同位置に形成されている。さらにまた、外側凹部２３Ｃの下端部は、第１のウエルド制御用凹部２２の下端部と上下方向において同位置に形成されている。また、外側凹部２３Ｃの底面２３ａは、背面５に平行な前後に段差を有する平坦面に形成され、左右の側面２３ｄ、ｅは、レンズアレイ１８の左右の側面７、８に平行な平坦面に形成され、上下の側面２３ｂ、ｃは、上面４に平行な平坦面に形成されている。
　このような第２のウエルド制御用凹部２３の設計上の三次元形状（換言すれば、金型形状）は、レンズアレイ１８の成形の際に、第１のウエルド制御用凹部２２の設計上の三次元形状とともにウエルドの形成位置を複数の第１のレンズ面１１から外れた位置に制御する。
　ここで、図７、図９および図１０からも分かるように、第１のウエルド制御用凹部２２と第２のウエルド制御用凹部２３とは互いに非鏡面対称な三次元形状に形成されている。
　さらに、図７に示すように、ゲート部１７は、その第１のレンズ面１１の整列方向における中心位置を通り上面４に直交する仮想直線Ｌが、第１のウエルド制御用凹部２２と第２のウエルド制御用凹部２３との間、より具体的には、第１のウエルド制御用凹部２２の右側面２２ｅと内側凹部２３Ａの左側面２３ｄとの中間位置を通るように形成されている。
　さらにまた、図７に示すように、背面５の図７における上半部の領域内であって、第１のウエルド制御用凹部２２に対して第１のレンズ面１１の整列方向における外側（図７における左側）の位置には、第３のウエルド制御用凹部２４が凹入形成されている。この第３のウエルド制御用凹部２４は、底面２４ａおよび上下左右の側面２４ｂ～ｅによって構成され、平面形状が上下に長尺な長方形状を呈している。図７に示すように、第３のウエルド制御用凹部２４の上端部は、第１のウエルド制御用凹部２２の上端部と上下方向において同位置に形成されている。また、第３のウエルド制御用凹部２４の下端部は、第１のウエルド制御用凹部２２の下端部と上下方向において同位置に形成されている。さらに、底面２４ａは、背面５に平行な面一の平坦面に形成され、左右の側面２４ｄ、ｅは、レンズアレイ１８の左右の側面７、８に平行な平坦面に形成され、上下の側面２４ｂ、ｃは、上面４に平行な平坦面に形成されている。
　このような第３のウエルド制御用凹部２４の設計上の三次元形状（換言すれば、金型形状）は、レンズアレイ１８の成形の際に、第１のウエルド制御用凹部２２および第２のウエルド制御用凹部２３の設計上の三次元形状とともにウエルドの形成位置を複数の第１のレンズ面１１から外れた位置に制御するようになっている。
　なお、図７に示すように、本実施形態においては、第１のウエルド制御用凹部２２および第２のウエルド制御用凹部２３の形状に起因して、第１の全反射面１９と第２の全反射面２０との間に、第１のレンズ面１１の整列方向の間隙部が形成されている。したがって、この間隙部に対応する位置に形成された第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２は、実質上、光学的に機能しないことになる。ただし、このような間隙部に対応する第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２を初めから形成しない設計も可能である。
　また、本実施形態におけるレンズアレイ１８は、例えば、図１１に示すような上型２７ａ（可動型）、下型２７ｂ（固定型）およびスライド型２７ｃ（可動型）からなる金型２７を用いた樹脂材料の射出成形法によって一体的に形成することができる。ここで、上型２７ａは、第２のレンズ面１２、嵌合凸部２１、前面３およびゲート部１７の前面の各形状を成形するための形状転写面を有している。また、下型２７ｂは、第１の全反射面１９を含む第１のウエルド制御用凹部２２、第２の全反射面２０を含む第２のウエルド制御用凹部２３、第３のウエルド制御用凹部２４、背面５、左右の側面７、８およびゲート部１７の左右両側面ならびに背面の各形状を成形するための形状転写面を有している。さらに、スライド型２７ｃは、第１のレンズ面１１、嵌合凸部１４および上面４の各形状を成形するための形状転写面を有している。前述のように、ゲート部１７の形状転写面は、金型２７のゲートを構成し、その他の形状転写面は、金型２７のキャビティを構成する。なお、図１１において、スプールおよびランナについては図示を省略している。また、上型２７ａは、更に、第２のレンズ面１２およびこの周辺の形状を転写するレンズ駒と、このレンズ駒の外側に配置された枠駒とに分割されていてもよい。同様に、スライド型２７ｃは、更に、第１のレンズ面１１およびこの周辺の形状を転写するレンズ駒と、このレンズ駒の外側に配置された枠駒とに分割されていてもよい。
　図１２（ａ）～（ｃ）は、このような本実施形態のレンズアレイ１８を金型２７を用いて樹脂成形する場合における溶融樹脂材料の流動過程を、レンズアレイ１８の設計上の形状（金型形状）とともに示したものである。
　図１２（ａ）に示すように、本実施形態のレンズアレイ１８によれば、その成形の際に、第１のウエルド制御用凹部２２および第２のウエルド制御用凹部２３の金型形状によって、両凹部２２、２３の内面のそれぞれと前面３との間に相当する金型２７内の第１の空間Ｓ１を経由して金型２７のゲートＧから金型２７内における第１のレンズ面１１の形成位置Ｐ側に向かう溶融樹脂材料の第１の流れ（１）が、溶融樹脂材料の量的に抑制される。これは、特に、両凹部２２、２３における下側の側面２２ｃ、２３ｃに相当する金型形状（形状転写面）２２ｃ’、２３ｃ’に第１の流れ（１）が突き当たって進行を制限されることによるものである。なお、第１の流れ（１）にしたがった溶融樹脂材料は、進行を制限されつつも、凹部２２、２３を潜るようにして形成位置Ｐ側に向かうことになる。
　また、このとき、図１２（ａ）に示すように、第３のウエルド制御用凹部２４の金型形状によって、この凹部２４の内面と前面３との間に相当する金型２７内の第３の空間Ｓ３を経由してゲートＧから第１のレンズ面１１の形成位置Ｐ側に向かう溶融樹脂材料の第３の流れ（３）が量的に抑制される。これは、特に、第３のウエルド制御用凹部２４における下側の側面２４ｃに相当する金型形状２４ｃ’に第３の流れ（３）が突き当たって進行を制限されることによるものである。
　このとき、図１２（ａ）に示すように、第１のウエルド制御用凹部２２および第２のウエルド制御用凹部２３の金型形状によって、背面５における両凹部２２、２３に挟まれた部位と前面３との間に相当する金型２７内の第２の空間Ｓ２を経由してゲートＧから第１のレンズ面１１の形成位置Ｐに至る溶融樹脂材料の中央側の流路が形成される。
　ここで、この中央側の流路を流れる溶融樹脂材料の第２の流れ（２）は、第１の流れ（１）や第３の流れ（３）のように量的に抑制されてはおらず、また、ゲートＧから第１のレンズ面１１の形成位置Ｐに至る最短の流路長の流れである。したがって、第２の流れ（２）にしたがった溶融樹脂材料は、その大部分が、他の流れにしたがった溶融樹脂材料に先んじて第１のレンズ面１１の形成位置Ｐに到達することになる。
　そして、このようにして第１のレンズ面１１の形成位置Ｐに到達した第２の流れ（２）にしたがった溶融樹脂材料は、形成位置Ｐにおける中央部において第１のレンズ面１１の整列方向における両外側すなわち図１２（ａ）における左右に分岐される。
　これにより、図１２（ｂ）に示すような溶融樹脂材料の第４の流れ（４）および第５の流れ（５）が生じることになる。ここで、図１２（ｂ）に示すように、第４の流れ（４）にしたがった溶融樹脂材料は、第５の流れ（５）との分岐位置から左側に進行する過程で、その一部が、第１のレンズ面１１の形状転写面のうちの左半部に中央側から順次充填されていく。また、このとき、図１２（ｂ）に示すように、第５の流れ（５）にしたがった溶融樹脂材料は、第４の流れ（４）との分岐位置から右側に進行する過程で、その一部が、第１のレンズ面１１の形状転写面のうちの右半部に中央側から順次充填されていく。
　そして、このようにして第４の流れ（４）および第５の流れ（５）にしたがった溶融樹脂材料が第１のレンズ面１１の形成に主として関与する一方で、中央側の流路に対する第１のレンズ面１１の整列方向の外側の流路から第１のレンズ面１１の形成位置Ｐに流れ込もうとする溶融樹脂材料の大部分は、第４の流れ（４）および第５の流れ（５）が形成されていることによって、第１のレンズ面１１の形成位置Ｐへの到達が手前で妨げられることになる。なお、外側の流路には、前述のような第１の流れ（１）および第３の流れ（３）をそれぞれ形成する流路、第１のウエルド制御用凹部２２と第３のウエルド制御用凹部２４との間の流路、第３のウエルド制御用凹部２４の左外側の流路および第２のウエルド制御用凹部２３の右外側の流路が含まれる。
　これにより、図１２（ｃ）に示すように、中央の流路に対する外側の流路を流れる溶融樹脂材料（図中の破線矢印参照）は、第４の流れ（４）または第５の流れ（５）にしたがった溶融樹脂材料と、第１のレンズ面１１の形成位置Ｐから外れた位置（手前）で合流することになる。
　このような構成によれば、従来のように、第１のレンズ面１１の形成位置において複数の溶融樹脂材料の流れが正面衝突に近い状態で会合するようなことはないため、第１のレンズ面１１へのウエルドの形成を確実に回避することができる。
　なお、第２のレンズ面１２については、第１のレンズ面１１に比べてゲートからの距離が相対的に短いため、ウエルドの問題は元々少ない。
　さらに、本実施形態におけるレンズアレイ１８は、第１～第３のウエルド制御用凹部２２、２３、２４の最適な三次元形状を樹脂材料の流動解析によって決定した上で、決定された三次形状の凹部２２、２３、２４を転写する金型によって成形することができる。ここで、図１３は、このような樹脂材料の流動解析方法の一例として、東レエンジニアリング株式会社製の樹脂流動解析ソフト（３Ｄ　ＴＩＭＯＮ）（ＴＩＭＯＮは同社の登録商標）を用いたポリイミド樹脂の流動解析結果を示したものである。
　図１３に示すように、本実施形態の第１～第３のウエルド制御用凹部２２、２３、２４の三次元形状によれば、図中の斑模様に示されるウエルドＷの形成位置を、第１のレンズ面１１の形成位置から外れた位置に確実に制御できることが分かる。
　以上述べたように、本実施形態によれば、第１、第２、第３のウエルド制御用凹部２２、２３、２４により、ウエルドの形成位置を複数の第１のレンズ面１１から外れた位置に制御することができるので、ゲート部１７が底面６に形成された簡便なモジュール化に適した構成でありながら、第１のレンズ面１１上へのウエルドの形成を回避して光学性能を確保することができる。
　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、必要に応じて種々変更することができる。
　例えば、図１４の変形例に示すように、第３のウエルド制御用凹部を備えず、第１のウエルド制御用凹部２２および第２のウエルド制御用凹部２３のみを備えるようにしてもよい。このような場合であっても、第１および第２のウエルド制御用凹部２２、２３によってウエルドの形成位置を複数の第１のレンズ面１１から外れた位置に制御することにより、図７乃至図１０に示した構成と同様の効果を奏することができる。
　２０１０年４月９日出願の特願２０１０－０９０５８０の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　３　前面
　４　上面
　５　背面
　６　底面
　１１　第１のレンズ面
　１２　第２のレンズ面
　１７　ゲート部
　１９　第１の全反射面
　２０　第２の全反射面
　２２　第１のウエルド制御用凹部
　２３　第２のウエルド制御用凹部

Claims (5)

  1. 　金型を用いて成形された樹脂材料からなるレンズアレイであって、
    　レンズアレイ本体における第１の面に、所定の整列方向に整列するように形成された複数の第１のレンズ面と、
    　前記第１の面に前記整列方向に直交する一方の側において隣位する前記レンズアレイ本体における第２の面に、前記整列方向に沿って整列するように形成された複数の第２のレンズ面と、
    　前記第１の面に前記第１のレンズ面の整列方向に直交する他方の側において隣位するとともに前記第２の面に対向する前記レンズアレイ本体における第３の面に凹入形成され、前記複数の第１のレンズ面のうちの前記整列方向における一方側から数えて所定数の第１のレンズ面のそれぞれとこれらに対応する所定数の前記第２のレンズ面のそれぞれとを結ぶ光路を形成する第１の全反射面と、
    　前記第３の面に、前記第１の全反射面に対して前記整列方向に所定の間隔を設けるようにして凹入形成され、前記複数の第１のレンズ面のうちの前記整列方向における他方側から数えて所定数の第１のレンズ面のそれぞれとこれらに対応する所定数の前記第２のレンズ面のそれぞれとを結ぶ光路を形成する第２の全反射面と、
    　前記第３の面に、前記第１の全反射面を底面に含むようにして凹入形成され、前記レンズアレイ本体の成形の際にウエルドの形成位置を前記複数の第１のレンズ面から外れた位置に制御可能な三次元形状を有する第１のウエルド制御用凹部と、
    　前記第３の面に、前記第２の全反射面を底面に含むとともに、前記第１のウエルド制御用凹部に対して前記整列方向に所定の間隔を設けるようにして凹入形成され、前記レンズアレイ本体の成形の際に前記第１のウエルド制御用凹部の三次元形状とともに前記ウエルドの形成位置を前記複数の第１のレンズ面から外れた位置に制御可能な三次元形状を有する第２のウエルド制御用凹部と、
    　前記第１の面に対向する前記レンズアレイ本体における第４の面に形成されたゲート部と、
    　を備え、
    　前記ゲート部は、その前記整列方向における中心位置を通り前記第１の面に直交する仮想直線が前記第１のウエルド制御用凹部と前記第２のウエルド制御用凹部との間を通るように形成され、
    　前記第１のウエルド制御用凹部および前記第２のウエルド制御用凹部の三次元形状は、
    　前記レンズアレイ本体の成形の際に、これら両凹部の内面のそれぞれと前記第２の面との間に相当する前記金型内の第１の空間を経由して前記金型のゲートから前記金型内における前記第１のレンズ面の形成位置側に向かう溶融樹脂材料の流れを抑制する形状であり、かつ、
    　前記第３の面における前記両凹部に挟まれた部位と前記第２の面との間に相当する前記金型内の第２の空間を経由して前記ゲートから前記第１のレンズ面の形成位置に至る溶融樹脂材料の中央側の流路が形成され、この中央側の流路を流れる溶融樹脂材料を、前記第１のレンズ面の形成位置に到達させた上でこの第１のレンズ面の形成位置において前記整列方向における両外側に分岐させ、分岐させた後の溶融樹脂材料を、前記中央側の流路に対する前記整列方向の外側の流路から前記第１のレンズ面の形成位置に流れ込もうとする溶融樹脂材料と前記第１のレンズ面の形成位置から外れた位置において合流させる形状である、
    　レンズアレイ。
  2. 　前記第１のウエルド制御用凹部と前記第２のウエルド制御用凹部とは、互いに非鏡面対称に形成されている、請求項１に記載のレンズアレイ。
  3. 　前記第３の面における前記第１のウエルド制御用凹部および前記第２のウエルド制御用凹部の少なくとも一方に対する前記整列方向の外側位置に凹入形成され、前記レンズアレイ本体の成形の際に前記第１のウエルド制御用凹部および前記第２のウエルド制御用凹部の三次元形状とともに前記ウエルドの形成位置を前記複数の第１のレンズ面から外れた位置に制御可能な三次元形状を有する少なくとも１つの第３のウエルド制御用凹部を備え、
    　前記第３のウエルド制御用凹部の三次元形状は、前記レンズアレイ本体の成形の際に、この凹部の内面と前記第２の面との間に相当する前記金型内の第３の空間を経由して前記ゲートから前記第１のレンズ面の形成位置側に向かう溶融樹脂材料の流れを抑制する形状である、
    　請求項１に記載のレンズアレイ。
  4. 　請求項１に記載のレンズアレイを製造するために、
    　樹脂材料の流動解析によって前記第１のウエルド制御用凹部および前記第２のウエルド制御用凹部のそれぞれの三次元形状を決定し、決定された三次元形状を有する前記各ウエルド制御用凹部を備えた前記レンズアレイを製造する、レンズアレイの製造方法。
  5. 　請求項３に記載のレンズアレイを製造するために、
    　樹脂材料の流動解析によって前記第１のウエルド制御用凹部、前記第２のウエルド制御用凹部および前記第３のウエルド制御用凹部のそれぞれの三次元形状を決定し、決定された三次元形状を有する前記各ウエルド制御用凹部を備えた前記レンズアレイを製造する、レンズアレイの製造方法。
     
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