レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール
【課題】モニタ光を確実に得ることができるとともに、部品点数の削減による製造の容易化および光強度の適正化による光学性能の向上を図ることができるレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールを提供すること。
【解決手段】第２の光学面１４ｂの斜角は、第１の面４ｂ側から第３の面４ａ側に向かうにしたがって第２の面４ｃ側に傾くような傾斜角であって、第２の反射／透過層部１７ｂによって反射された複数の発光素子７ごとの光の反射光の光路が、第１の光学面１４ａへの入射前における複数の発光素子７ごとの光の光路から外れるような傾斜角に形成されていること。
【解決手段】第２の光学面１４ｂの斜角は、第１の面４ｂ側から第３の面４ａ側に向かうにしたがって第２の面４ｃ側に傾くような傾斜角であって、第２の反射／透過層部１７ｂによって反射された複数の発光素子７ごとの光の反射光の光路が、第１の光学面１４ａへの入射前における複数の発光素子７ごとの光の光路から外れるような傾斜角に形成されていること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイおよびこれを備えた光モジュールに係り、特に、複数の発光素子と光伝送体の端面とを光学的に結合するのに好適なレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信の高速化および通信デバイスの小型化のニーズを反映して、マルチチャンネルの光通信をコンパクトな構成で実現するのに有効な光学部品として、複数のレンズが並列配置されたレンズアレイの需要が益々高まりつつある。
【０００３】
この種のレンズアレイは、従来から、複数の発光素子（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を備えた光電変換装置が取り付け可能とされるとともに、複数の光ファイバが取り付け可能とされていた。
【０００４】
そして、レンズアレイは、このように光電変換装置と複数の光ファイバとの間に配置された状態で、光電変換装置の各発光素子から出射された光を、各光ファイバの端面に光学的に結合させることにより、マルチチャンネルの光通信を行うことが可能とされていた。
【０００５】
また、光電変換装置の中には、発光素子の出力特性を安定させるべく、発光素子から出射された光（特に、強度もしくは光量）をモニタ（監視）するためのモニタ用の受光素子を備えたものもあり、このような光電変換装置に対応するレンズアレイは、発光素子から出射された光の一部を、モニタ光としてモニタ用の受光素子側に反射させるようになっていた。
【０００６】
このようなモニタ光を発生させる反射機能を備えたレンズアレイとしては、これまでも、本出願人によって、例えば、非特許文献１に示すような提案がなされている。
【０００７】
すなわち、非特許文献１に記載のレンズアレイは、レンズアレイ本体に、光電変換装置における複数の発光素子にそれぞれ対応する複数の第１のレンズ面、光伝送体の端面に対応する複数の第２のレンズ面、光電変換装置におけるモニタ用の受光素子に対応する第３のレンズ面および凹部を形成した上で、凹部内に、反射／透過層、プリズムおよび充填材を配置することによって構成されている。このような構成によれば、複数の発光素子から出射された各発光素子ごとの光を、複数の第１のレンズ面を介してレンズアレイ本体に入射させた後に凹部に到達させ、この凹部内の反射／透過層によって、第３のレンズ面（換言すれば、受光素子）に向かうモニタ光（反射光）と、第２のレンズ面（換言すれば、光伝送体）に向かう透過光とに分光することができる。
【０００８】
このような非特許文献１に記載のレンズアレイによれば、モニタ光を確実に得ることができるとともに、製造の容易化を実現することが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】特願２０１０−１９５７３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、非特許文献１に記載のレンズアレイの利点を活かしつつ更なる製造の容易化および光学性能の向上を実現させるべく鋭意研究を行った結果、部品点数の削減および光強度の適正化が可能な本発明をなすに至った。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、モニタ光を確実に得ることができるとともに、部品点数の削減による製造の容易化および光強度の適正化による光学性能の向上を図ることができるレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係るレンズアレイの特徴は、複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも１つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも１つの受光素子が形成された光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記複数の発光素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、レンズアレイ本体における前記光電変換装置側の第１の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第１のレンズ面と、前記第１の面に前記第１のレンズ面の整列方向に垂直な方向において隣位する前記レンズアレイ本体における前記光伝送体側の第２の面に、前記第１のレンズ面の整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第２のレンズ面と、前記レンズアレイ本体における前記第１の面に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる少なくとも１つの第３のレンズ面と、前記レンズアレイ本体における前記第１の面に対向する第３の面に、前記複数の第１のレンズ面と前記複数の第２のレンズ面とをそれぞれ結ぶ前記複数の発光素子ごとの光の光路上に位置するように凹入形成された凹部と、この凹部の内面の一部をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光が前記第２の面に対して垂直な入射方向から入射する第１の光学面と、前記凹部の内面の一部であって前記第１の光学面に対向する部位をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行した前記複数の発光素子ごとの光が入射する第２の光学面と、前記凹部の内面に全面的に形成され、前記発光素子からの入射光を所定の反射率で反射させるとともに所定の透過率で透過させる光学特性を有する反射／透過層と、この反射／透過層に接するようにして前記凹部がなす空間内に充填され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成する前記レンズアレイ本体と同屈折率の充填材とを備え、前記反射／透過層における前記第１の光学面上に配置された第１の反射／透過層部は、前記第１の光学面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに前記所定の透過率で前記充填材側に透過させ、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させ、前記反射／透過層における前記第２の光学面上に配置された第２の反射／透過層部は、前記第１の反射／透過層部によって前記充填材側に透過された後に前記充填材の内部の光路上を進行した前記複数の発光素子ごとの光を、前記所定の透過率で前記第２のレンズ面側に透過させるとともに前記所定の反射率で前記充填材側に反射させ、前記第２の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面側に傾くような傾斜角であって、前記第２の反射／透過層部によって反射された前記複数の発光素子ごとの光の反射光の光路が、前記第１の光学面への入射前における前記複数の発光素子ごとの光の光路から外れるような傾斜角に形成されている点にある。
【００１３】
そして、この請求項１に係る発明によれば、第１のレンズ面に入射した各発光素子ごとの光を、第１の光学面と充填材との間の第１の反射／透過層部によって第２のレンズ面側および第３のレンズ面側にそれぞれ分光し、第３のレンズ面側に分光されたモニタ光を、第３のレンズ面によって受光素子側に出射させることができるので、モニタ光を確実に得ることができる。また、充填材をレンズアレイ本体と同屈折率に形成することで、充填材内での各発光素子ごとの光の光路と、レンズアレイ本体内における第２の光学面以後の各発光素子ごとの光の光路とを第２の面に対して垂直に維持することができるので、第１の光学面に対する入射側の光路と第２の光学面に対する出射側の光路とを同一線上に位置させることができる。これにより、製品検査の際に第２のレンズ面に入射する光が第２のレンズ面の中心からずれていることが確認された場合に、これを解消するための寸法調整を要する箇所を少なくすることができ、製造の容易化に寄与することができる。さらに、各発光素子ごとの光の光路を、凹部内に反射／透過層および充填材のみを配置することによって実現することができるので、非特許文献１に記載のレンズアレイのように凹部内にプリズムを配置することは要しなくなる。これにより、部品点数の削減（プリズムの除去）による更なる製造の容易化を実現することができる。さらにまた、反射／透過層を小型な凹部の内面に全面的に形成することにより、反射／透過層を凹部の内面に部分的（局所的）に形成する場合に比較して更に製造が容易となる。また、第２の反射／透過層部によって各発光素子ごとの光を所定の反射率で反射させることができるので、特別な光減衰手段を要することなく、光伝送体の端面に結合される各発光素子ごとの光の強度を適切な強度まで減衰させることができる。これにより、簡易な構成に基づいた光強度の適正化による光学性能の向上および更なる製造の容易化を実現することができる。さらに、第２の反射／透過層部における各発光素子ごとの光の反射光が、第１の光学面への入射前における各発光素子ごとの光の光路内に進入することによって各発光素子の光の出力特性を劣化させる迷光（戻り光）となることを有効に防止することができる。
【００１４】
また、請求項２に係るレンズアレイの特徴は、請求項１において、更に、前記複数の第１のレンズ面は、前記複数の発光素子ごとの光をコリメートするような面形状に形成され、前記第１の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面と反対側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角に形成され、更に、次の（１）および（２）に示す各条件式、
０°＜θ＜２２．５°・・・（１）
Ｒ（１／ｔａｎ２θ−１）≦Ｘ・・・（２）
但し、θ：第２の光学面の所定の傾斜角〔°〕、Ｒ：第１のレンズ面によってコリメートされた状態における複数の発光素子ごとの光の直径〔ｍｍ〕、Ｘ：第１の光学面と第２の光学面との間の複数の発光素子ごとの光の光路上の最短距離〔ｍｍ〕、を満足する点にある。
【００１５】
そして、この請求項２に係る発明によれば、更に、（１）および（２）の各条件式を満足することにより、第２の反射／透過層部における各発光素子ごとの光の反射光が、第１の光学面への入射前における各発光素子ごとの光の光路内に進入することを簡便かつ確実に防止することができるとともに、第２の反射／透過層部の傾斜角を小さくすることによって、レンズアレイ本体と充填材との間にある程度の屈折率誤差を許容することも可能となる。
【００１６】
さらに、請求項３に係るレンズアレイの特徴は、請求項１において、更に、前記第１の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面と反対側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角に形成され、更に、次の（３）に示す条件式、
２２．５°≦θ・・・（３）
θ：第２の光学面の所定の傾斜角〔°〕、を満足する点にある。
【００１７】
そして、この請求項３に係る発明によれば、更に、（３）の条件式を満足することにより、第２の反射／透過層部における各発光素子ごとの光の反射光が、第１の光学面への入射前における各発光素子ごとの光の光路内に進入することを、第１の光学面と第２の光学面との距離を考慮する必要なく簡便かつ確実に防止することができる。
【００１８】
さらにまた、請求項４に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、更に、前記レンズアレイ本体における前記複数の第１のレンズ面と前記第１の光学面との間の前記複数の発光素子ごとの光の光路上に配置され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記第１の光学面に向けて全反射させる全反射面を備えた点にある。
【００１９】
そして、この請求項４に係る発明によれば、第１のレンズ面と第３のレンズ面とをレンズアレイ本体における光電変換装置側の同一の面（第１の面）に形成することを前提として、第１のレンズ面に入射した各発光素子ごとの光を凹部側に進行させる上で無理のないコンパクトな設計が可能となる。
【００２０】
また、請求項５に係るレンズアレイの特徴は、請求項４において、更に、前記第１の面と前記第２の面とが互いに垂直に形成され、前記全反射面は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角を有するように形成され、前記第１のレンズ面上における光軸方向および前記第３のレンズ面上における光軸方向が、前記第１の面に垂直に形成され、前記第２のレンズ面上における光軸方向が、前記第２の面に垂直に形成されている点にある。
【００２１】
そして、この請求項５に係る発明によれば、レンズアレイ本体の形状を、設計の簡便化および寸法精度の緩和に適した形状にすることができる。
【００２２】
さらに、請求項６に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜５のいずれか１項において、更に、前記反射／透過層は、前記凹部の内面にコーティングによって形成されている点にある。
【００２３】
そして、この請求項６に係る発明によれば、反射／透過層をコーティングによって簡便に形成することができるので、更なる製造の容易化が可能となる。
【００２４】
さらにまた、請求項７に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜６のいずれか１項において、更に、前記充填材は、透光性の接着材からなり、前記反射／透過層に接着されるようにして前記レンズアレイ本体に固定されている点にある。
【００２５】
そして、この請求項７に係る発明によれば、凹部内に充填材を簡便かつ安定的に保持することができる。
【００２６】
また、請求項８に係る光モジュールの特徴は、請求項１〜７に記載のレンズアレイと、これに対応する光電変換装置とを備えた点にある。
【００２７】
そして、この請求項８に係る発明によれば、モニタ光を確実に得ることができるとともに、部品点数の削減、製品検査の際の取り扱いの簡便化および反射／透過層の形成の簡便化等による製造の容易化と、光強度の適正化および迷光の発生の防止による光学性能の向上とを図ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、モニタ光を確実に得ることができるとともに、部品点数の削減による製造の容易化および光強度の適正化による光学性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るレンズアレイおよび光モジュールの第１実施形態において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図
【図２】図１に示すレンズアレイ本体の平面図
【図３】図１に示すレンズアレイ本体の左側面図
【図４】図１に示すレンズアレイ本体の右側面図
【図５】図１に示すレンズアレイ本体の下面図
【図６】第１実施形態における（２）式を説明するための説明図
【図７】図１の光モジュールにおける光電変換装置および光ファイバの位置決め構造を示す概略構成図
【図８】レンズアレイ（第１実施形態）の第１実施例を示す構成図
【図９】レンズアレイ（第１実施形態）の第２実施例を示す構成図
【図１０】レンズアレイ（第１実施形態）の第３実施例を示す構成図
【図１１】レンズアレイ（第２実施形態）の第４実施例を示す構成図
【図１２】レンズアレイ（第２実施形態）の第５実施例を示す構成図
【図１３】レンズアレイ（第２実施形態）の第６実施例を示す構成図
【図１４】レンズアレイ（第２実施形態）の第７実施例を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（第１実施形態）
以下、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第１実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。
【００３１】
ここで、図１は、本実施形態における光モジュール１の概要を本実施形態におけるレンズアレイ２の縦断面図とともに示す概略構成図である。また、図２は、図１に示すレンズアレイ２における後述するレンズアレイ本体４の平面図である。さらに、図３は、図１に示すレンズアレイ本体４の左側面図である。さらにまた、図４は、図１に示すレンズアレイ本体４の右側面図である。また、図５は、図１に示すレンズアレイ本体４の下面図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態におけるレンズアレイ２は、光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置されるようになっている。
【００３３】
ここで、光電変換装置３は、半導体基板６におけるレンズアレイ２に臨む面に、この面に対して垂直方向（図１における上方向）にレーザ光Ｌａを出射（発光）する複数の発光素子７を有しており、これらの発光素子７は、前述したＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）を構成している。なお、図１において、各発光素子７は、図１における紙面垂直方向に沿って整列形成されている。また、光電変換装置３は、半導体基板６におけるレンズアレイ２に臨む面であって、各発光素子７に対する図１における左方近傍位置に、各発光素子７からそれぞれ出射されたレーザ光Ｌａの出力（例えば、強度や光量）をモニタするためのモニタ光Ｍを受光する発光素子７と同数の複数の受光素子８を有している。なお、受光素子８は、発光素子７と同方向に整列形成されており、互いに対応する素子７，８同士の間で、整列方向における位置が互いに一致している。すなわち、受光素子８は、発光素子７と同一ピッチで形成されている。この受光素子８は、フォトディテクタであってもよい。また、受光素子８は、少なくとも１つ形成するのであれば、必ずしも発光素子７と同数形成しなくてもよく、発光素子７よりも形成数を少なくしてもよい。さらに、図示はしないが、光電変換装置３には、受光素子８によって受光されたモニタ光Ｍの強度や光量に基づいて発光素子７から発光されるレーザ光Ｌａの出力を制御する制御回路が接続されている。このような光電変換装置３は、例えば、半導体基板６をレンズアレイ２に当接させた状態で、レンズアレイ２に対して対向配置されるようになっている。そして、この光電変換装置３は、例えば、クランプバネ等の不図示の公知の固定手段によってレンズアレイ２に取付けられることにより、レンズアレイ２とともに光モジュール１を構成するようになっている。
【００３４】
また、本実施形態における光ファイバ５は、発光素子７および受光素子８と同数配設されており、図１における紙面垂直方向に沿って発光素子７と同一ピッチで整列形成されている。各光ファイバ５は、互いに同寸法の例えばマルチモード方式の光ファイバ５とされているとともに、その端面５ａ側の部位が前述したＭＴコネクタ等の多心一括型の光コネクタ１０内に保持されている。このような光ファイバ５は、例えば、光コネクタ１０におけるレンズアレイ２側の端面をレンズアレイ２に当接させた状態で、不図示の公知の固定手段（例えば、クランプバネ等）によってレンズアレイ２に取付けられるようになっている。
【００３５】
そして、レンズアレイ２は、このような光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置された状態で、各発光素子７と各光ファイバ５の端面５ａとを光学的に結合させるようになっている。
【００３６】
このレンズアレイ２についてさらに詳述すると、図１に示すように、レンズアレイ２は、透光性のレンズアレイ本体４を有しており、このレンズアレイ本体４は、その外形が略矩形板状に形成されている。すなわち、図１および図２に示すように、レンズアレイ本体４は、上端面４ａ、下端面４ｂ、左端面４ｃ、右端面４ｄ、前端面４ｅおよび後端面４ｆの各平面によって大まかな外形を構成している。また、上下の端面４ａ、４ｂは互いに平行とされ、左右の端面４ｃ、４ｄも互いに平行とされている。さらに、上下の端面４ａ、４ｂと左右の端面４ｃ、４ｄとは、互いに垂直とされている。
【００３７】
このようなレンズアレイ本体４の下端面４ｂは、光電変換装置３が取り付けられる光電変換装置３側の面（第１の面）とされており、この下端面４ｂには、図１および図５に示すように、発光素子７と同数の複数（１２個）の平面円形状の第１のレンズ面（凸レンズ面）１１が形成されている。ここで、図１および図５に示すように、下端面４ｂは、中央右寄り側の所定範囲の平面略矩形状の部位が、ザグリ部１６を介して他の部位よりも上方に凹入された凹入平面（以下、レンズ形成面１６ａと称する）に形成されており、複数の第１のレンズ面１１は、このような下端面４ｂにおけるレンズ形成面１６ａ上に形成されている。ただし、レンズ形成面１６ａは、下端面４ｂにおける他の部位に対して平行に形成されている。また、各第１のレンズ面１１は、発光素子７に対応する所定の整列方向（図１における紙面垂直方向、図５における縦方向）に整列するように形成されている。さらに、各第１のレンズ面１１は、互いに同寸法に形成されているとともに、発光素子７と同一ピッチで形成されている。なお、整列方向において互いに隣位する第１のレンズ面１１同士は、それぞれの周端部を互いに接触させた隣接状態に形成されていてもよい。また、図１に示すように、各第１のレンズ面１１上における光軸ＯＡ（１）は、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７から発光されるレーザ光Ｌａの中心軸に一致することが望ましい。より好ましくは、各第１のレンズ面１１上における光軸ＯＡ（１）の軸方向は、レンズアレイ本体４の下端面４ｂに対して垂直になるようにする。
【００３８】
このような各第１のレンズ面１１には、図１に示すように、レンズアレイ２に光電変換装置３が取り付けられた状態において、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７ごとに出射されたレーザ光Ｌａが入射する。そして、各第１のレンズ面１１は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａをレンズアレイ本体４の内部へと進行させる。なお、各第１のレンズ面１１は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａをコリメートさせるような面形状（パワー等）に形成されている。
【００３９】
一方、レンズアレイ本体４の左端面４ｃは、下端面４ｂに第１のレンズ面１１の整列方向に垂直な方向（図１における左方向）において隣位する面であって、複数の光ファイバ５が取り付けられる光伝送体側の面（第２の面）とされており、この左端面４ｃには、図１および図３に示すように、第１のレンズ面１１と同数の平面円形状の複数の第２のレンズ面（凸レンズ面）１２が形成されている。ここで、図１および図３に示すように、左端面４ｃは、中央側の所定範囲の平面略矩形状の部位が、この部位を囲む周辺側の部位に対してザグリ部１９を介して図１における右方に凹入された凹入平面（以下、レンズ形成面１９ａと称する）に形成されており、複数の第２のレンズ面１２は、このような左端面４ｃにおけるレンズ形成面１９ａ上に形成されている。ただし、レンズ形成面１９ａは、左端面４ｃの他の部位に対して平行に形成されている。また、各第２のレンズ面１２は、各光ファイバ５の端面５ａの整列方向すなわち第１のレンズ面１１の整列方向と同方向に整列するように形成されている。さらに、各第２のレンズ面１２は、互いに同寸法に形成されているとともに、第１のレンズ面１１と同一ピッチで形成されている。なお、整列方向において互いに隣位する第２のレンズ面１２同士は、それぞれの周端部を互いに接触させた隣接状態に形成されていてもよい。また、各第２のレンズ面１２上における光軸ＯＡ（２）は、各第２のレンズ面１２に対応する各光ファイバ５の端面５ａの中心軸と同軸上に位置することが望ましい。より好ましくは、各第２のレンズ面１２上における光軸ＯＡ（２）の軸方向は、レンズアレイ本体４の左端面４ｃに対して垂直になるようにする。
【００４０】
このような各第２のレンズ面１２には、図１に示すように、各第２のレンズ面１２に対応する各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射してレンズアレイ本体４の内部の光路を進行してきた各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａがそれぞれ入射する。このとき、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの中心軸は、各第２のレンズ面１２上における光軸ＯＡ（２）と一致することが望ましい。そして、各第２のレンズ面１２は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを収束させて、レンズアレイ２に取り付けられた対応する各光ファイバ５の端面５ａに向けてそれぞれ出射させる。
【００４１】
このようにして、各発光素子７と各光ファイバ５の端面５ａとが第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２を介して光学的に結合されるようになっている。
【００４２】
さらに、図１および図５に示すように、レンズアレイ本体４の下端面４ｂにおけるレンズ形成面１６ａ上であって、第１のレンズ面１１に対する図１の左方近傍位置には、受光素子８と同数（本実施形態においては、発光素子７、光ファイバ５、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２とも同数）の平面円形状の第３のレンズ面（凸レンズ面）１３が形成されている。各第３のレンズ面１３は、受光素子８に対応する所定の整列方向すなわち第１のレンズ面１１の整列方向と同方向に整列するように形成されている。また、各第３のレンズ面１３は、互いに同寸法に形成されているとともに、各受光素子８と同一ピッチで形成されている。なお、整列方向において互いに隣位する第３のレンズ面１３同士は、それぞれの周端部を互いに接触させた隣接状態に形成されていてもよい。また、各第３のレンズ面１３上における光軸ＯＡ（３）は、各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各受光素子８の受光面の中心軸に一致することが望ましい。より好ましくは、各第３のレンズ面１３上における光軸ＯＡ（３）の軸方向は、レンズアレイ本体４の下端面４ｂに対して垂直になるようにする。
【００４３】
このような各第３のレンズ面１３には、図１に示すように、レンズアレイ本体４の内部側から各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍが入射する。そして、各第３のレンズ面１３は、入射した各発光素子７ごとのモニタ光Ｍを、収束させて各第３のレンズ面１３に対応する各受光素子８に向けてそれぞれ出射させる。
【００４４】
さらにまた、図１および図２に示すように、レンズアレイ本体４の上端面４ａには、縦断面五角形状の第２の凹部２０が凹入形成されており、この第２の凹部２０の内面の一部をなす傾斜面２１は、全反射面２１とされている。図１に示すように、全反射面２１は、レンズアレイ本体４の下端面４ｂ側から上端面４ａ側に向かうにしたがって左端面４ｃ側に傾くような左端面４ｃに対して傾斜角を有する傾斜面に形成されている。この全反射面２１は、第１のレンズ面１１と後述する凹部１４の第１の光学面１４ａとの間の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路上に配置されている。
【００４５】
このような全反射面２１には、図１に示すように、各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射した後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが、図１における下方から臨界角よりも大きな入射角で入射する。そして、全反射面２１は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを、図１における左側に向かって全反射させる。
【００４６】
なお、全反射面２１の傾斜角は、好ましくは、左端面４ｃを基準（０°）として図１における反時計回りに４５°とする。また、全反射面２１上に、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等からなる反射膜をコーティングしてもよい。
【００４７】
また、図１および図２に示すように、レンズアレイ本体４の上端面４ａには、縦断面五角形状の凹部１４が、各第１のレンズ面１１と各第２のレンズ面１２とをそれぞれ結ぶ各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路上に位置するように凹入形成されている。
【００４８】
ここで、図１に示すように、凹部１４の右側面には、図１に示すように、凹部１４の内面の一部をなす第１の光学面１４ａが形成されている。この第１の光学面１４ａは、レンズアレイ本体４の下端面４ｂ側から上端面４ａ側に向かうにしたがって左端面４ｃと反対側に傾くような左端面４ｃに対して傾斜角を有する傾斜面に形成されており、その傾斜角は、左端面４ｃを基準として図１における時計回りに４５°（所定の傾斜角）に形成されている。
【００４９】
このような第１の光学面１４ａには、図１に示すように、全反射面２１によって全反射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが、左端面４ｃに対して垂直な入射方向（図１における右真横）から入射する。
【００５０】
また、図１に示すように、凹部１４の左側面には、凹部１４の内面の一部であって、第１の光学面１４ａに対して図１の左方において対向する部位をなす第２の光学面１４ｂが形成されている。この第２の光学面１４ｂは、レンズアレイ本体４の下端面４ｂ側から上端面４ａ側に向かうにしたがって左端面４ｃ側に傾くような左端面４ｃに対して傾斜角を有する傾斜面に形成されている。
【００５１】
このような第２の光学面１４ｂには、図１に示すように、第１の光学面１４ａに入射した後に各第２のレンズ面１２側に向かって進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが入射する。そして、第２の光学面１４ｂは、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを透過させる。
【００５２】
さらに、図１に示すように、凹部１４の内面には、厚みが薄く且つ均一な反射／透過層１７が全面的に形成されており、この反射／透過層１７は、発光素子７からの入射光を所定の反射率で反射させるとともに所定の透過率で透過させる光学特性を有している。このような反射／透過層１７は、Ｎｉ、ＣｒまたはＡｌ等の単一の金属からなる単層膜もしくは互いに誘電率が異なる複数の誘電体（例えば、ＴｉＯ２とＳｉＯ２）を交互に積層することによって得られる誘電体多層膜を、凹部１４の内面上にコーティングすることによって形成することができる。なお、コーティングには、インコーネル蒸着等の公知のコーティング技術を用いることができる。このようなコーティングを用いることにより、反射／透過層１７を、例えば、１μｍ以下の極めて薄い厚さに形成することができる。
【００５３】
さらにまた、図１に示すように、凹部１４がなす空間内には、透光性の接着材からなる充填材１８が、反射／透過層１７の全表面に接するようにして充填されており、この充填材１８は、自らの接着力によって反射／透過層１７に接着されるようにしてレンズアレイ本体４に安定的に固定されている。このような充填材１８としては、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を用いることができる。
【００５４】
また、本実施形態において、充填材１８は、レンズアレイ本体４と同屈折率に形成されている。例えば、レンズアレイ本体４を、ポリエーテルイミドとしてのSABIC社製Ultem（登録商標）によって形成する場合には、充填材１８を、三菱ガス化学社製ルミプラス（登録商標）によって形成してもよい。この場合には、レンズアレイ本体４および充填材１８の屈折率を、波長８５０ｎｍの光に対していずれも１．６４とすることができる。この他にも、例えば、レンズアレイ本体４を、環状オレフィン樹脂としてのＪＳＲ社製のARTON（登録商標）によって形成する場合には、充填材１８を、ＵＶ硬化樹脂としての（株）テクス製のＡ１７５４Ｂによって形成してもよい。この場合には、レンズアレイ本体４および充填材１８の屈折率を、波長８５０ｎｍの光に対していずれも１．５０とすることができる。
【００５５】
ここで、図１に示すように、第１の光学面１４ａに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、直ちに反射／透過層１７における第１の光学面１４ａ上に配置された第１の反射／透過層部１７ａに入射する。このとき、第１の光学面１４ａに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射角は、全反射面２１に対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射角（臨界角超過）と等しくなる場合（すなわち、４５°）があるが、そのような場合であっても、第１の光学面１４ａが全反射面２１のように各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを全反射させることはない。蓋し、全反射は、高屈折率媒質（全反射面２１）と低屈折率媒質（空気）との界面に光が高屈折率媒質側から臨界角より大きな入射角で入射する場合に生じるところ、第１の光学面１４ａに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射は、低屈折率媒質（レンズアレイ本体４材料）と高屈折率媒質（反射／透過層１７材料）との界面１４ａに対する低屈折率媒質側からの入射になるからである。
【００５６】
このようにして第１の反射／透過層部１７ａに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、第１の反射／透過層部１７ａによって、所定の反射率で第３のレンズ面１３側に反射されるとともに、所定の透過率で充填材１８側に透過される。このとき、反射／透過層１７の厚みが薄いことによって、第１の反射／透過層部１７ａを透過するレーザ光Ｌａの屈折は無視する（直進透過とみなす）ことができる。なお、反射／透過層１７の反射率および透過率としては、レーザ光Ｌａの出力をモニタするために十分とみなされる光量のモニタ光Ｍを得ることができる限度において、反射／透過層１７の材質や厚み等に応じた所望の値を設定することができる。例えば、反射／透過層１７を、前述した単層膜によって形成する場合には、その厚みにもよるが、反射／透過層１７の反射率（すなわち、第１の反射／透過層部１７ａの反射率）を２０％、透過率（すなわち、第１の反射／透過層部１７ａの透過率）を６０％（吸収率２０％）とすることもできる。また、例えば、反射／透過層１７を、前述した誘電体多層膜によって形成する場合には、その厚みや層数にもよるが、反射／透過層１７の反射率を１０％、透過率を９０％とすることもできる。
【００５７】
このような反射／透過の際に、第１の反射／透過層部１７ａは、図１に示すように、第１の反射／透過層部１７ａに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａのそれぞれの一部（反射率分の光）を、各発光素子７にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍとして各モニタ光Ｍに対応する各第３のレンズ面１３側に向かって反射させる。
【００５８】
そして、第１の反射／透過層部１７ａによって反射された各発光素子７ごとのモニタ光Ｍは、各第３のレンズ面１３側に向かってレンズアレイ本体４の内部を進行した後に、各第３のレンズ面１３からこれらに対応する各受光素子８に向けてそれぞれ出射される。
【００５９】
一方、第１の反射／透過層部１７ａによって透過された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、透過の直後に充填材１８に入射する。この充填材１８に対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射方向は、第１の反射／透過層部１７ａに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射方向と同一（すなわち、左端面４ｃに垂直）とみなすことができる。これは、反射／透過層１７が非常に薄いため、第１の反射／透過層部１７ａでのレーザ光Ｌａの屈折を無視できることによるものである。
【００６０】
このようにして充填材１８に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、充填材１８の内部の光路上を第２のレンズ面１２側に向かって進行する。このとき、充填材１８がレンズアレイ本体４と同屈折率に形成されていることによって、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが充填材１８に入射する際に、各レーザ光Ｌａに屈折が生じることはない。そして、充填材１８の内部の光路上を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、反射／透過層１７における第２の光学面１４ｂ上に配置された第２の反射／透過層部１７ｂに、左端面４ｃに対して垂直な入射方向から入射する。
【００６１】
そして、第２の反射／透過層部１７ｂに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、第２の反射／透過層部１７ｂによって、第１の反射／透過層部１７ａと同一の透過率で第２のレンズ面１２側（換言すれば、第２の光学面１４ｂ側）に透過されるとともに、第１の反射／透過層部１７ａと同一の反射率で充填材１８側に反射される。
【００６２】
ここで、第２の反射／透過層部１７ｂを透過する際における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの屈折は、第１の反射／透過層部１７ａを透過する場合と同様に無視することができる。したがって、第２の反射／透過層部１７ｂを透過した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、その直後に、第２の光学面１４ｂに、左端面４ｃに対して垂直な入射方向から入射する。このとき、充填材１８がレンズアレイ本体４と同屈折率に形成されていることによって、第２の光学面１４ｂに入射する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａに屈折が生じることはない。
【００６３】
そして、第２の光学面１４ｂに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、第２の光学面１４ｂ以後のレンズアレイ本体４の内部の光路上を各第２のレンズ面１２側に向かって進行した後に、各第２のレンズ面１２によって、これらに対応する各光ファイバ５の端面５ａに向けてそれぞれ出射される。
【００６４】
以上の構成によれば、第１のレンズ面１１に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを、第１の光学面１４ａと充填材１８との間の第１の反射／透過層部１７ａによって第２のレンズ面１２側および第３のレンズ面１３側にそれぞれ分光し、第３のレンズ面１３側に分光されたモニタ光Ｍを、第３のレンズ面１３によって受光素子８側に出射させることができるので、モニタ光Ｍを確実に得ることができる。
【００６５】
また、充填材１８をレンズアレイ本体４と同屈折率に形成することで、充填材１８の内部における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路と、レンズアレイ本体４の内部における第２の光学面１４ｂ以後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路とを、左端面４ｃに対して垂直に維持することができ、且つ、各反射／透過層部１７ａ、１７ｂにおけるレーザ光Ｌａの屈折を無視することができるので、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路（全反射面２１−第１の光学面１４ａ間の区間）と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路とを同一線上に位置させることができる。これにより、製品検査の際に各第２のレンズ面１２に入射する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが各第２のレンズ面１２の中心からずれていることが確認された場合に、これを解消するための寸法調整（金型形状の変更等）を要する箇所を少なくすることができる。具体的には、仮に、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路とが同一線上の関係から大きく外れる構成の場合には、第２のレンズ面１２に対する入射光の軸ずれを解消するために、全反射面２１の傾斜角および光学面１４ａ、１４ｂの傾斜角を総合的に調整する必要が生じる場合がある。これに対して、本実施形態においては、全反射面２１における全反射方向が左端面４ｃに垂直であることについての寸法精度さえ確保されれば、各面１４ａ、１４ｂ、２１に最適な傾斜角を設定し直すような複雑な寸法調整は要しない。これにより、レンズアレイ２の製造の容易化に寄与することができる。
【００６６】
さらに、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａおよびモニタ光Ｍの光路を、凹部１４内に反射／透過層１７および充填材１８のみを配置することによって実現することができるので、非特許文献１に記載のレンズアレイのように凹部内にプリズムを配置することは要しなくなる。これにより、部品点数の削減すなわちプリズムの除去による更なる製造の容易化を実現することができる。
【００６７】
さらにまた、反射／透過層１７を小型な凹部１４の内面に全面的に形成することにより、非特許文献１の場合のように反射／透過層を凹部の内面に部分的（局所的）に形成する場合に比較して更に製造が容易となる。
【００６８】
また、第２の反射／透過層部１７ｂによって各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを所定の反射率で反射させることができるので、特別な光減衰手段を要することなく、各光ファイバ５の端面５ａの端面に結合される各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの強度を適切な強度（例えば、反射／透過層１７によるレーザ光Ｌａの透過率の自乗〔％〕）まで減衰させることができる。これにより、簡易な構成に基づいた光強度の適正化による光学性能の向上および更なる製造の容易化を実現することができる。
【００６９】
ところで、図１に示すように、第２の反射／透過層部１７ｂによって反射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの反射光Ｌｒ（以下、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒと称する）は、凹部１４の右側面に向かって進行することになる。このとき、仮に、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒが、第１の光学面１４ａへの入射前における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路（以下、第１の光学面１４ａの上流側の光路と称する）内に入射した場合には、この入射した反射光Ｌｒは、第１の光学面１４ａの上流側の光路を逆行することによって発光素子７に入射する場合がある。こうなった場合には、反射光Ｌｒは、発光素子７の出力特性を劣化させる迷光（戻り光）として作用するといった光学性能上の問題を生じさせることになる。
【００７０】
そこで、本実施形態においては、上記構成に加えて、更に、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒが斯様な迷光となることを有効に回避するための手段が講じられている。
【００７１】
すなわち、本実施形態において、第２の光学面１４ｂの傾斜角（換言すれば、第２の反射／透過層部１７ｂの傾斜角）は、第２の反射／透過層部１７ｂによって反射された各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路が、第１の光学面１４ａの上流側の光路から外れるような傾斜角に形成されている。
【００７２】
より具体的には、本実施形態においては、次の（１）および（２）に示す各条件式を満足するようにする。
【００７３】
０°＜θ＜２２．５° （１）
Ｒ（１／ｔａｎ２θ−１）≦Ｘ （２）
但し、（１）および（２）式におけるθは、第２の光学面１４ｂの傾斜角〔°〕である。このθは、レンズアレイ本体４の左端面４ｃを基準（０°）として図１における反時計回り側に傾斜した傾斜角である。
【００７４】
また、（２）式におけるＲは、第１のレンズ面１１によってコリメートされた状態における複数の発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの直径〔ｍｍ〕である。このＲの値は、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａ同士で互いに同一であり、且つ、第１のレンズ面１１−第２のレンズ面１２間の光路および第１のレンズ面１１−第３のレンズ面１３間の光路において一定とみなしている。また、Ｒの値は、第１のレンズ面１１の直径と同一とみなしてもよい。
【００７５】
さらに、（２）式におけるＸは、第１の光学面１４ａと第２の光学面１４ｂとの間の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路上の最短距離〔ｍｍ〕である。このＸの値は、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａ同士で互いに同一とみなしている。特に、図１の構成においては、第１の光学面１４ａにおける凹部１４の底面１４ｃ側の端部（下端部）と、第２の光学面１４ｂにおける下端部との間を、両光学面１４ａ、１４ｂ間における最短光路長のレーザ光Ｌａ（すなわち、直径Ｒのレーザ光束のうちの図１における下端部の光線）が、底面１４ｃに接するようにして進行するようになっている。なお、底面１４ｃが左端面４ｃに垂直であることは言うまでもない。このような構成の場合には、Ｘの値は、凹部１４の底面１４ｃにおける光路長方向（図１における横方向）の寸法と考えることができる。
【００７６】
ここで、第２の光学面１４ｂの傾斜角自身の条件は（１）式で規定されるが、本実施形態においては、この（１）式のように規定された第２の光学面１４ｂの傾斜角との関係から、Ｘの値が（２）式のように拘束されることになる。これら（１）および（２）式の意味合いは次の通りである。すなわち、θが（１）式のように２２．５°未満の場合には、第２の反射／透過層部１７ｂにおける各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの全反射は、第２の反射／透過層部１７ｂに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射方向に対して４５°未満の角度２θで生じることになる。そして、このようにして反射された各発光素子７ごとの反射光Ｌｒは、前述のように４５°の傾斜角に傾斜された第１の光学面１４ａに対して、反射光Ｌｒの進行にともなって接近するような角度関係を有しているため、遂には第１の光学面１４ａに入射した上で第１の光学面１４ａの上流側の光路内に進入する虞がある。そこで、本実施形態においては、第１の光学面１４ａに対して第２の光学面１４ｂを（２）式のような距離Ｘを以て離間させることによって、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒが、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１における上方に逃げるように反射方向を制御するようになっている。なお、（２）式は、図６に示すように、底辺：Ｘ＋Ｒ〔ｍｍ〕、高さ：Ｒ〔ｍｍ〕、斜辺と底辺との挟角：２θ〔°〕の直角三角形と、この直角三角形と高さおよび底辺の一部を共有するような等辺Ｒの直角二等辺三角形とに基づいて求めることができる。この図６における直角三角形の斜辺は、第２の反射／透過層部１７ｂにおける各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光束のうちの図１における下端部の光線に相当する。また、図６における直角二等辺三角形の斜辺は、第１の光学面１４ａにおける各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路上の領域に相当する。さらに、図６に示すＸは、Ｒ（１／ｔａｎ２θ−１）と等しくなり、（２）式の等号を満足している。したがって、図６に示すものよりも大きな値のＸであっても、（２）式（不等号の関係）を満足することになる。因みに、図６に示すような（２）式の等号を満足するＸを設定した場合には、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光束のうちの図１における下端部の光線は、第１の光学面１４ａにおける各発光素子ごとのレーザ光Ｌａの光路上の領域の上端（図６における直角三角形の斜辺と高さとの交点に相当）に入射することになる。しかし、この領域の上端に入射した反射光Ｌｒの光線は、充填材１８とレンズアレイ本体４とが同屈折率であることによって、第１の光学面１４ａの上流側の光路側に屈折することなく直進することになる。そして、この光線は、全反射面２１に入射しない、もしくは、臨界角未満の入射角で入射するため、発光素子７側に向かう迷光となることはなく、レンズアレイ本体４の外側に逃げることになる。
【００７７】
このような構成によれば、（１）および（２）の各条件式を満足することにより、第２の反射／透過層部１７ｂにおける各発光素子７ごとの反射光Ｌｒが、第１の光学面１４ａの上流側の光路内に進入して迷光となることを確実に防止することができる。また、第２の反射／透過層部１７ｂの傾斜角を小さくすることによって、レンズアレイ本体と充填材との間にある程度の屈折率誤差を許容することも可能となる。蓋し、第２の光学面１４ｂの傾斜角が小さければ、第２の光学面１４ｂに対して各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが垂直入射に近い状態になるので、充填材１８とレンズアレイ本体４との間に僅かな屈折率差がある場合においても、第２の光学面１４ｂへの入射時における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの屈折を実用上問題がない程度まで緩和できるからである。ただし、迷光の発生を防止するためには、第２の光学面１４ｂに傾斜角を設けることは必須である。
【００７８】
なお、Ｘの値の上限については、例えば、第２の光学面１４ｂとレンズアレイ本体４の左端面４ｃとの間が狭すぎることによって機械的強度が不安定とならない観点等から、好適な値を設定すればよい。Ｘの値は、凹部１４の形成範囲を上端面４ａ内に納める観点から、少なくとも、第１の光学面１４ａと第２のレンズ面１２との間のレーザ光Ｌａの光路上の最短距離よりも小さい値とする必要がある。
【００７９】
上記構成の他にも、図２に示すように、凹部１４は、レンズアレイ本体４の上端面４ａ側から平面視した場合に、凹部１４における底面１４ｃおよび全ての側面１４ａ、ｂ、ｄ〜ｆが、凹部１４における開口部１４ｇの外形によって示される範囲以内に収まるような形状に形成されている。換言すれば、凹部１４は、底面１４ｃおよび全ての側面１４ａ、ｂ、ｄ〜ｆのそれぞれについての上端面４ａの面法線方向への投影面が、開口部１４ｇの外形によって示される範囲以内に収まるように形成されている。このような凹部１４の形状は、金型からの離型性を確保し得る形状となっている。このことは、前述した第２の凹部２０においても同様である。
【００８０】
また、図１〜図３に示すように、レンズアレイ本体４の左端面４ｃ上であって、レンズ形成面１９ａに対して第２のレンズ面１２の整列方向における両外側の位置には、一対のファイバ位置決め用凸部２３が、左端面４ｃに対して垂直に形成されている。これら一対のファイバ位置決め用凸部２３は、左端面４ｃから光ファイバ５側に向かって突出された互いに同寸法の丸ピン状（円柱形状）に形成されている。一方、これら一対のファイバ位置決め用凸部２３に対応する光ファイバ５側の構成として、図７に示すように、光コネクタ１０には、一対のファイバ位置決め用凹部１２３が形成されている。ただし、図７においては、両ファイバ位置決め用凹部１２３が紙面垂直方向において重なっているため、紙面手前側の１つのファイバ位置決め用凹部１２３のみが見えている。これら一対のファイバ位置決め用凹部１２３は、Ｆ１２形多心光ファイバコネクタの規格（IEC 61754-5、JIS C 5981）にしたがった寸法精度を満足するような互いに同寸法の丸ボス穴状に形成されている。図７に示すように、ファイバ位置決め用凹部１２３には、光ファイバ５をレンズアレイ２に取り付ける際に、対応するファイバ位置決め用凸部２３が挿入されるようになっており、これにより、光ファイバ５をレンズアレイ２に取り付ける際における光ファイバ５の位置決めが行われるようになっている。
【００８１】
さらに、図５に示すように、レンズアレイ本体４の下端面４ｂ上であって、レンズ形成面１６ａに対して第１のレンズ面１１および第３のレンズ面１３の整列方向における両外側位置には、一対のデバイス位置決め用凹部２４が形成されている。これら一対のデバイス位置決め用凹部２４は、互いに同寸法の丸ボス穴状に形成されているとともに、その中心軸が第１のレンズ面１１における光軸ＯＡ（１）に対して平行になるように形成されている。一方、これら一対のデバイス位置決め用凹部２４に対応する光電変換装置３側の構成として、図７に示すように、半導体基板６には、一対のデバイス位置決め用凸部１２４が形成されている。ただし、図７においては、両デバイス位置決め用凸部１２４が紙面垂直方向において重なっているため、紙面手前側の１つのデバイス位置決め用凸部１２４のみが見えている。これら一対のデバイス位置決め用凸部１２４は、発光素子７からの出射光の中心軸に対して平行な方向に延びる互いに同寸法の丸ピン状に形成されている。図７に示すように、各デバイス位置決め用凸部１２４は、光電変換装置３をレンズアレイ２に取り付ける際に、対応するデバイス位置決め用凹部２４にそれぞれ挿入されるようになっており、これにより、光電変換装置３をレンズアレイ２に取り付ける際における光電変換装置３の位置決めが行われるようになっている。
【実施例１】
【００８２】
次に、図８は、第１実施形態の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第１実施例を示すものである。
【００８３】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝５°、Ｒ＝０．２５ｍｍ、Ｘ＝１．１６７８２１ｍｍとされており、（１）式および（２）式の等号を満足するものである。
【００８４】
本実施例のレンズアレイ２によれば、図８に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路が、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図８における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。また、θの値を小さくとることができるので、レンズアレイ本体４と充填材１８との間にある程度の屈折率誤差を許容することが可能となる。
【実施例２】
【００８５】
次に、図９は、第１実施形態の他の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第２実施例を示すものである。
【００８６】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝１０°、Ｒ＝０．２５ｍｍ、Ｘ＝０．４３６８６９ｍｍとされており、（１）式および（２）式の等号を満足するものである。
【００８７】
本実施例のレンズアレイ２においても、図９に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図９における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。また、第１実施例と比較して、レンズアレイ本体４と充填材１８との間の屈折率誤差については許容幅が小さくなるが、Ｘの値を小さくすることができるので、レンズアレイ本体４の左端面４ｃを右端面４ｄに近づけるようにしてレンズアレイ２の全長（図９における横幅）の短縮化を図ることができる。
【実施例３】
【００８８】
次に、図１０は、第１実施形態の他の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第３実施例を示すものである。
【００８９】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝１５°、Ｒ＝０．２５ｍｍ、Ｘ＝０．１８３０１３ｍｍとされており、（１）式および（２）式の等号を満足するものである。
【００９０】
本実施例のレンズアレイ２においても、図１０に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１０における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。また、第２実施例と比較して、Ｘの値を更に小さくすることができるので、レンズアレイ２の全長の更なる短縮化を図ることができる。
【００９１】
（第２実施形態）
次に、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第２実施形態について、図１１〜図１４を参照して説明する。
【００９２】
なお、本実施形態におけるレンズアレイおよび光モジュールは、第１実施形態と基本構成が同様であるので、同一の符号を用いて説明する。
【００９３】
本実施形態においては、第１実施形態における（１）および（２）式の代わりに、次の（３）に示す条件式を満足するようになっている。
【００９４】
２２．５°≦θ （３）
但し、（３）式におけるθは、第１実施形態と同様に、第２の光学面１４ｂの傾斜角である。
【００９５】
ここで、θが（３）式のように２２．５°以上の場合には、第２の反射／透過層部１７ｂにおける各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの全反射は、第２の反射／透過層部１７ｂに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射方向に対して４５°以上の角度２θで生じることになる。そして、このようにして反射された各発光素子７ごとの反射光Ｌｒは、前述のように４５°の傾斜角に傾斜された第１の光学面１４ａに対して、反射光Ｌｒの進行にともなって平行（θ＝２２．５°の場合）または離間する（θ＞２２．５°の場合）ような角度関係を有しているため、第１の光学面１４ａに入射することなく第１の光学面１４ａの上流側の光路内に進入する虞もない。
【００９６】
このような構成によれば、第１実施形態と同様に、第２の反射／透過層部１７ｂにおける各発光素子７ごとの反射光Ｌｒが、第１の光学面１４ａの上流側の光路内に進入して迷光となることを確実に防止することができる。また、第１実施形態の（２）のようなθ、ＸおよびＲからなる関係式に拘束される必要もないので、更に容易な製造が可能となる。ただし、本実施形態は、凹部１４の形成範囲を上端面４ａ内に収めるために、第１実施形態と同様に、常識的なＸの上限値を設定することを制限するものではない。
【００９７】
また、本実施形態においては、各第１のレンズ面１１によって、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを第１実施形態と同様にコリメートさせてもよいし、あるいは、収束させてもよい。
【００９８】
さらに、次式に示すように、（３）式に対してθの上限値を設定してもよい。
２２．５°≦θ＜４５° （３）’
ここで、光モジュール１は、レンズアレイ本体４の上端面４ａが金属板によって上方から被覆された状態で製品化される場合が多い。このような場合に、反射光Ｌｒがレンズアレイ本体４から真上（θ＝４５°）に出射された場合には、反射光Ｌｒが金属板によって真下に反射されてレーザ光Ｌａの光路に悪影響を及ぼす虞がある。（３）’式は、このような点を踏まえて、反射光Ｌｒが真上に出射されないようにθの上限値を規定したものである。ただし、このようにθ＝４５°を回避する観点からは、（３）’式に加えて、更に次式を設けることで、θの設計の自由度を広げることも可能である。
【００９９】
４５°＜θ （３）”
この場合に、（３）”の上限を９０°未満としてもよい。
【実施例４】
【０１００】
次に、図１１は、第２実施形態の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第４実施例を示すものである。
【０１０１】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝２２．５°とされており、（３）式の等号を満足するものである。
【０１０２】
本実施例のレンズアレイ２によれば、図１１に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１１における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。
【実施例５】
【０１０３】
次に、図１２は、第２実施形態の他の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第５実施例を示すものである。
【０１０４】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝３０°とされており、（３）式および（３）’式を満足するものである。
【０１０５】
本実施例のレンズアレイ２においても、図１２に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１２における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。
【実施例６】
【０１０６】
次に、図１３は、第２実施形態の他の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第６実施例を示すものである。
【０１０７】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝４０°とされており、（３）式および（３）’式を満足するものである。
【０１０８】
本実施例のレンズアレイ２においても、図１３に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１３における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。
【実施例７】
【０１０９】
次に、図１４は、第２実施形態の他の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第７実施例を示すものである。
【０１１０】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝５０°とされており、（３）式および（３）”式を満足するものである。
【０１１１】
本実施例のレンズアレイ２においても、図１４に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１４における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。
【０１１２】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。
【０１１３】
例えば、本発明は、光導波路等の光ファイバ５以外の光伝送体にも有効に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１ 光モジュール
２ レンズアレイ
３ 光電変換装置
４ レンズアレイ本体
４ａ 上端面
４ｂ 下端面
４ｃ 左端面
５ 光ファイバ
７ 発光素子
８ 受光素子
１１ 第１のレンズ面
１２ 第２のレンズ面
１３ 第３のレンズ面
１４ 凹部
１４ａ 第１の光学面
１４ｂ 第２の光学面
１７ 反射／透過層
１７ａ 第１の反射／透過層部１７ａ
１７ｂ 第２の反射／透過層部１７ｂ
１８ 充填材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイおよびこれを備えた光モジュールに係り、特に、複数の発光素子と光伝送体の端面とを光学的に結合するのに好適なレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信の高速化および通信デバイスの小型化のニーズを反映して、マルチチャンネルの光通信をコンパクトな構成で実現するのに有効な光学部品として、複数のレンズが並列配置されたレンズアレイの需要が益々高まりつつある。
【０００３】
この種のレンズアレイは、従来から、複数の発光素子（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を備えた光電変換装置が取り付け可能とされるとともに、複数の光ファイバが取り付け可能とされていた。
【０００４】
そして、レンズアレイは、このように光電変換装置と複数の光ファイバとの間に配置された状態で、光電変換装置の各発光素子から出射された光を、各光ファイバの端面に光学的に結合させることにより、マルチチャンネルの光通信を行うことが可能とされていた。
【０００５】
また、光電変換装置の中には、発光素子の出力特性を安定させるべく、発光素子から出射された光（特に、強度もしくは光量）をモニタ（監視）するためのモニタ用の受光素子を備えたものもあり、このような光電変換装置に対応するレンズアレイは、発光素子から出射された光の一部を、モニタ光としてモニタ用の受光素子側に反射させるようになっていた。
【０００６】
このようなモニタ光を発生させる反射機能を備えたレンズアレイとしては、これまでも、本出願人によって、例えば、非特許文献１に示すような提案がなされている。
【０００７】
すなわち、非特許文献１に記載のレンズアレイは、レンズアレイ本体に、光電変換装置における複数の発光素子にそれぞれ対応する複数の第１のレンズ面、光伝送体の端面に対応する複数の第２のレンズ面、光電変換装置におけるモニタ用の受光素子に対応する第３のレンズ面および凹部を形成した上で、凹部内に、反射／透過層、プリズムおよび充填材を配置することによって構成されている。このような構成によれば、複数の発光素子から出射された各発光素子ごとの光を、複数の第１のレンズ面を介してレンズアレイ本体に入射させた後に凹部に到達させ、この凹部内の反射／透過層によって、第３のレンズ面（換言すれば、受光素子）に向かうモニタ光（反射光）と、第２のレンズ面（換言すれば、光伝送体）に向かう透過光とに分光することができる。
【０００８】
このような非特許文献１に記載のレンズアレイによれば、モニタ光を確実に得ることができるとともに、製造の容易化を実現することが可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】特願２０１０−１９５７３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、非特許文献１に記載のレンズアレイの利点を活かしつつ更なる製造の容易化および光学性能の向上を実現させるべく鋭意研究を行った結果、部品点数の削減および光強度の適正化が可能な本発明をなすに至った。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、モニタ光を確実に得ることができるとともに、部品点数の削減による製造の容易化および光強度の適正化による光学性能の向上を図ることができるレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係るレンズアレイの特徴は、複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも１つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも１つの受光素子が形成された光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記複数の発光素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、レンズアレイ本体における前記光電変換装置側の第１の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第１のレンズ面と、前記第１の面に前記第１のレンズ面の整列方向に垂直な方向において隣位する前記レンズアレイ本体における前記光伝送体側の第２の面に、前記第１のレンズ面の整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第２のレンズ面と、前記レンズアレイ本体における前記第１の面に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる少なくとも１つの第３のレンズ面と、前記レンズアレイ本体における前記第１の面に対向する第３の面に、前記複数の第１のレンズ面と前記複数の第２のレンズ面とをそれぞれ結ぶ前記複数の発光素子ごとの光の光路上に位置するように凹入形成された凹部と、この凹部の内面の一部をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光が前記第２の面に対して垂直な入射方向から入射する第１の光学面と、前記凹部の内面の一部であって前記第１の光学面に対向する部位をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行した前記複数の発光素子ごとの光が入射する第２の光学面と、前記凹部の内面に全面的に形成され、前記発光素子からの入射光を所定の反射率で反射させるとともに所定の透過率で透過させる光学特性を有する反射／透過層と、この反射／透過層に接するようにして前記凹部がなす空間内に充填され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成する前記レンズアレイ本体と同屈折率の充填材とを備え、前記反射／透過層における前記第１の光学面上に配置された第１の反射／透過層部は、前記第１の光学面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに前記所定の透過率で前記充填材側に透過させ、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させ、前記反射／透過層における前記第２の光学面上に配置された第２の反射／透過層部は、前記第１の反射／透過層部によって前記充填材側に透過された後に前記充填材の内部の光路上を進行した前記複数の発光素子ごとの光を、前記所定の透過率で前記第２のレンズ面側に透過させるとともに前記所定の反射率で前記充填材側に反射させ、前記第２の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面側に傾くような傾斜角であって、前記第２の反射／透過層部によって反射された前記複数の発光素子ごとの光の反射光の光路が、前記第１の光学面への入射前における前記複数の発光素子ごとの光の光路から外れるような傾斜角に形成されている点にある。
【００１３】
そして、この請求項１に係る発明によれば、第１のレンズ面に入射した各発光素子ごとの光を、第１の光学面と充填材との間の第１の反射／透過層部によって第２のレンズ面側および第３のレンズ面側にそれぞれ分光し、第３のレンズ面側に分光されたモニタ光を、第３のレンズ面によって受光素子側に出射させることができるので、モニタ光を確実に得ることができる。また、充填材をレンズアレイ本体と同屈折率に形成することで、充填材内での各発光素子ごとの光の光路と、レンズアレイ本体内における第２の光学面以後の各発光素子ごとの光の光路とを第２の面に対して垂直に維持することができるので、第１の光学面に対する入射側の光路と第２の光学面に対する出射側の光路とを同一線上に位置させることができる。これにより、製品検査の際に第２のレンズ面に入射する光が第２のレンズ面の中心からずれていることが確認された場合に、これを解消するための寸法調整を要する箇所を少なくすることができ、製造の容易化に寄与することができる。さらに、各発光素子ごとの光の光路を、凹部内に反射／透過層および充填材のみを配置することによって実現することができるので、非特許文献１に記載のレンズアレイのように凹部内にプリズムを配置することは要しなくなる。これにより、部品点数の削減（プリズムの除去）による更なる製造の容易化を実現することができる。さらにまた、反射／透過層を小型な凹部の内面に全面的に形成することにより、反射／透過層を凹部の内面に部分的（局所的）に形成する場合に比較して更に製造が容易となる。また、第２の反射／透過層部によって各発光素子ごとの光を所定の反射率で反射させることができるので、特別な光減衰手段を要することなく、光伝送体の端面に結合される各発光素子ごとの光の強度を適切な強度まで減衰させることができる。これにより、簡易な構成に基づいた光強度の適正化による光学性能の向上および更なる製造の容易化を実現することができる。さらに、第２の反射／透過層部における各発光素子ごとの光の反射光が、第１の光学面への入射前における各発光素子ごとの光の光路内に進入することによって各発光素子の光の出力特性を劣化させる迷光（戻り光）となることを有効に防止することができる。
【００１４】
また、請求項２に係るレンズアレイの特徴は、請求項１において、更に、前記複数の第１のレンズ面は、前記複数の発光素子ごとの光をコリメートするような面形状に形成され、前記第１の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面と反対側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角に形成され、更に、次の（１）および（２）に示す各条件式、
０°＜θ＜２２．５°・・・（１）
Ｒ（１／ｔａｎ２θ−１）≦Ｘ・・・（２）
但し、θ：第２の光学面の所定の傾斜角〔°〕、Ｒ：第１のレンズ面によってコリメートされた状態における複数の発光素子ごとの光の直径〔ｍｍ〕、Ｘ：第１の光学面と第２の光学面との間の複数の発光素子ごとの光の光路上の最短距離〔ｍｍ〕、を満足する点にある。
【００１５】
そして、この請求項２に係る発明によれば、更に、（１）および（２）の各条件式を満足することにより、第２の反射／透過層部における各発光素子ごとの光の反射光が、第１の光学面への入射前における各発光素子ごとの光の光路内に進入することを簡便かつ確実に防止することができるとともに、第２の反射／透過層部の傾斜角を小さくすることによって、レンズアレイ本体と充填材との間にある程度の屈折率誤差を許容することも可能となる。
【００１６】
さらに、請求項３に係るレンズアレイの特徴は、請求項１において、更に、前記第１の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面と反対側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角に形成され、更に、次の（３）に示す条件式、
２２．５°≦θ・・・（３）
θ：第２の光学面の所定の傾斜角〔°〕、を満足する点にある。
【００１７】
そして、この請求項３に係る発明によれば、更に、（３）の条件式を満足することにより、第２の反射／透過層部における各発光素子ごとの光の反射光が、第１の光学面への入射前における各発光素子ごとの光の光路内に進入することを、第１の光学面と第２の光学面との距離を考慮する必要なく簡便かつ確実に防止することができる。
【００１８】
さらにまた、請求項４に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、更に、前記レンズアレイ本体における前記複数の第１のレンズ面と前記第１の光学面との間の前記複数の発光素子ごとの光の光路上に配置され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記第１の光学面に向けて全反射させる全反射面を備えた点にある。
【００１９】
そして、この請求項４に係る発明によれば、第１のレンズ面と第３のレンズ面とをレンズアレイ本体における光電変換装置側の同一の面（第１の面）に形成することを前提として、第１のレンズ面に入射した各発光素子ごとの光を凹部側に進行させる上で無理のないコンパクトな設計が可能となる。
【００２０】
また、請求項５に係るレンズアレイの特徴は、請求項４において、更に、前記第１の面と前記第２の面とが互いに垂直に形成され、前記全反射面は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角を有するように形成され、前記第１のレンズ面上における光軸方向および前記第３のレンズ面上における光軸方向が、前記第１の面に垂直に形成され、前記第２のレンズ面上における光軸方向が、前記第２の面に垂直に形成されている点にある。
【００２１】
そして、この請求項５に係る発明によれば、レンズアレイ本体の形状を、設計の簡便化および寸法精度の緩和に適した形状にすることができる。
【００２２】
さらに、請求項６に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜５のいずれか１項において、更に、前記反射／透過層は、前記凹部の内面にコーティングによって形成されている点にある。
【００２３】
そして、この請求項６に係る発明によれば、反射／透過層をコーティングによって簡便に形成することができるので、更なる製造の容易化が可能となる。
【００２４】
さらにまた、請求項７に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜６のいずれか１項において、更に、前記充填材は、透光性の接着材からなり、前記反射／透過層に接着されるようにして前記レンズアレイ本体に固定されている点にある。
【００２５】
そして、この請求項７に係る発明によれば、凹部内に充填材を簡便かつ安定的に保持することができる。
【００２６】
また、請求項８に係る光モジュールの特徴は、請求項１〜７に記載のレンズアレイと、これに対応する光電変換装置とを備えた点にある。
【００２７】
そして、この請求項８に係る発明によれば、モニタ光を確実に得ることができるとともに、部品点数の削減、製品検査の際の取り扱いの簡便化および反射／透過層の形成の簡便化等による製造の容易化と、光強度の適正化および迷光の発生の防止による光学性能の向上とを図ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、モニタ光を確実に得ることができるとともに、部品点数の削減による製造の容易化および光強度の適正化による光学性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るレンズアレイおよび光モジュールの第１実施形態において、光モジュールの概要をレンズアレイの縦断面図とともに示す概略構成図
【図２】図１に示すレンズアレイ本体の平面図
【図３】図１に示すレンズアレイ本体の左側面図
【図４】図１に示すレンズアレイ本体の右側面図
【図５】図１に示すレンズアレイ本体の下面図
【図６】第１実施形態における（２）式を説明するための説明図
【図７】図１の光モジュールにおける光電変換装置および光ファイバの位置決め構造を示す概略構成図
【図８】レンズアレイ（第１実施形態）の第１実施例を示す構成図
【図９】レンズアレイ（第１実施形態）の第２実施例を示す構成図
【図１０】レンズアレイ（第１実施形態）の第３実施例を示す構成図
【図１１】レンズアレイ（第２実施形態）の第４実施例を示す構成図
【図１２】レンズアレイ（第２実施形態）の第５実施例を示す構成図
【図１３】レンズアレイ（第２実施形態）の第６実施例を示す構成図
【図１４】レンズアレイ（第２実施形態）の第７実施例を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（第１実施形態）
以下、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第１実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。
【００３１】
ここで、図１は、本実施形態における光モジュール１の概要を本実施形態におけるレンズアレイ２の縦断面図とともに示す概略構成図である。また、図２は、図１に示すレンズアレイ２における後述するレンズアレイ本体４の平面図である。さらに、図３は、図１に示すレンズアレイ本体４の左側面図である。さらにまた、図４は、図１に示すレンズアレイ本体４の右側面図である。また、図５は、図１に示すレンズアレイ本体４の下面図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態におけるレンズアレイ２は、光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置されるようになっている。
【００３３】
ここで、光電変換装置３は、半導体基板６におけるレンズアレイ２に臨む面に、この面に対して垂直方向（図１における上方向）にレーザ光Ｌａを出射（発光）する複数の発光素子７を有しており、これらの発光素子７は、前述したＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）を構成している。なお、図１において、各発光素子７は、図１における紙面垂直方向に沿って整列形成されている。また、光電変換装置３は、半導体基板６におけるレンズアレイ２に臨む面であって、各発光素子７に対する図１における左方近傍位置に、各発光素子７からそれぞれ出射されたレーザ光Ｌａの出力（例えば、強度や光量）をモニタするためのモニタ光Ｍを受光する発光素子７と同数の複数の受光素子８を有している。なお、受光素子８は、発光素子７と同方向に整列形成されており、互いに対応する素子７，８同士の間で、整列方向における位置が互いに一致している。すなわち、受光素子８は、発光素子７と同一ピッチで形成されている。この受光素子８は、フォトディテクタであってもよい。また、受光素子８は、少なくとも１つ形成するのであれば、必ずしも発光素子７と同数形成しなくてもよく、発光素子７よりも形成数を少なくしてもよい。さらに、図示はしないが、光電変換装置３には、受光素子８によって受光されたモニタ光Ｍの強度や光量に基づいて発光素子７から発光されるレーザ光Ｌａの出力を制御する制御回路が接続されている。このような光電変換装置３は、例えば、半導体基板６をレンズアレイ２に当接させた状態で、レンズアレイ２に対して対向配置されるようになっている。そして、この光電変換装置３は、例えば、クランプバネ等の不図示の公知の固定手段によってレンズアレイ２に取付けられることにより、レンズアレイ２とともに光モジュール１を構成するようになっている。
【００３４】
また、本実施形態における光ファイバ５は、発光素子７および受光素子８と同数配設されており、図１における紙面垂直方向に沿って発光素子７と同一ピッチで整列形成されている。各光ファイバ５は、互いに同寸法の例えばマルチモード方式の光ファイバ５とされているとともに、その端面５ａ側の部位が前述したＭＴコネクタ等の多心一括型の光コネクタ１０内に保持されている。このような光ファイバ５は、例えば、光コネクタ１０におけるレンズアレイ２側の端面をレンズアレイ２に当接させた状態で、不図示の公知の固定手段（例えば、クランプバネ等）によってレンズアレイ２に取付けられるようになっている。
【００３５】
そして、レンズアレイ２は、このような光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置された状態で、各発光素子７と各光ファイバ５の端面５ａとを光学的に結合させるようになっている。
【００３６】
このレンズアレイ２についてさらに詳述すると、図１に示すように、レンズアレイ２は、透光性のレンズアレイ本体４を有しており、このレンズアレイ本体４は、その外形が略矩形板状に形成されている。すなわち、図１および図２に示すように、レンズアレイ本体４は、上端面４ａ、下端面４ｂ、左端面４ｃ、右端面４ｄ、前端面４ｅおよび後端面４ｆの各平面によって大まかな外形を構成している。また、上下の端面４ａ、４ｂは互いに平行とされ、左右の端面４ｃ、４ｄも互いに平行とされている。さらに、上下の端面４ａ、４ｂと左右の端面４ｃ、４ｄとは、互いに垂直とされている。
【００３７】
このようなレンズアレイ本体４の下端面４ｂは、光電変換装置３が取り付けられる光電変換装置３側の面（第１の面）とされており、この下端面４ｂには、図１および図５に示すように、発光素子７と同数の複数（１２個）の平面円形状の第１のレンズ面（凸レンズ面）１１が形成されている。ここで、図１および図５に示すように、下端面４ｂは、中央右寄り側の所定範囲の平面略矩形状の部位が、ザグリ部１６を介して他の部位よりも上方に凹入された凹入平面（以下、レンズ形成面１６ａと称する）に形成されており、複数の第１のレンズ面１１は、このような下端面４ｂにおけるレンズ形成面１６ａ上に形成されている。ただし、レンズ形成面１６ａは、下端面４ｂにおける他の部位に対して平行に形成されている。また、各第１のレンズ面１１は、発光素子７に対応する所定の整列方向（図１における紙面垂直方向、図５における縦方向）に整列するように形成されている。さらに、各第１のレンズ面１１は、互いに同寸法に形成されているとともに、発光素子７と同一ピッチで形成されている。なお、整列方向において互いに隣位する第１のレンズ面１１同士は、それぞれの周端部を互いに接触させた隣接状態に形成されていてもよい。また、図１に示すように、各第１のレンズ面１１上における光軸ＯＡ（１）は、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７から発光されるレーザ光Ｌａの中心軸に一致することが望ましい。より好ましくは、各第１のレンズ面１１上における光軸ＯＡ（１）の軸方向は、レンズアレイ本体４の下端面４ｂに対して垂直になるようにする。
【００３８】
このような各第１のレンズ面１１には、図１に示すように、レンズアレイ２に光電変換装置３が取り付けられた状態において、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７ごとに出射されたレーザ光Ｌａが入射する。そして、各第１のレンズ面１１は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａをレンズアレイ本体４の内部へと進行させる。なお、各第１のレンズ面１１は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａをコリメートさせるような面形状（パワー等）に形成されている。
【００３９】
一方、レンズアレイ本体４の左端面４ｃは、下端面４ｂに第１のレンズ面１１の整列方向に垂直な方向（図１における左方向）において隣位する面であって、複数の光ファイバ５が取り付けられる光伝送体側の面（第２の面）とされており、この左端面４ｃには、図１および図３に示すように、第１のレンズ面１１と同数の平面円形状の複数の第２のレンズ面（凸レンズ面）１２が形成されている。ここで、図１および図３に示すように、左端面４ｃは、中央側の所定範囲の平面略矩形状の部位が、この部位を囲む周辺側の部位に対してザグリ部１９を介して図１における右方に凹入された凹入平面（以下、レンズ形成面１９ａと称する）に形成されており、複数の第２のレンズ面１２は、このような左端面４ｃにおけるレンズ形成面１９ａ上に形成されている。ただし、レンズ形成面１９ａは、左端面４ｃの他の部位に対して平行に形成されている。また、各第２のレンズ面１２は、各光ファイバ５の端面５ａの整列方向すなわち第１のレンズ面１１の整列方向と同方向に整列するように形成されている。さらに、各第２のレンズ面１２は、互いに同寸法に形成されているとともに、第１のレンズ面１１と同一ピッチで形成されている。なお、整列方向において互いに隣位する第２のレンズ面１２同士は、それぞれの周端部を互いに接触させた隣接状態に形成されていてもよい。また、各第２のレンズ面１２上における光軸ＯＡ（２）は、各第２のレンズ面１２に対応する各光ファイバ５の端面５ａの中心軸と同軸上に位置することが望ましい。より好ましくは、各第２のレンズ面１２上における光軸ＯＡ（２）の軸方向は、レンズアレイ本体４の左端面４ｃに対して垂直になるようにする。
【００４０】
このような各第２のレンズ面１２には、図１に示すように、各第２のレンズ面１２に対応する各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射してレンズアレイ本体４の内部の光路を進行してきた各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａがそれぞれ入射する。このとき、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの中心軸は、各第２のレンズ面１２上における光軸ＯＡ（２）と一致することが望ましい。そして、各第２のレンズ面１２は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを収束させて、レンズアレイ２に取り付けられた対応する各光ファイバ５の端面５ａに向けてそれぞれ出射させる。
【００４１】
このようにして、各発光素子７と各光ファイバ５の端面５ａとが第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２を介して光学的に結合されるようになっている。
【００４２】
さらに、図１および図５に示すように、レンズアレイ本体４の下端面４ｂにおけるレンズ形成面１６ａ上であって、第１のレンズ面１１に対する図１の左方近傍位置には、受光素子８と同数（本実施形態においては、発光素子７、光ファイバ５、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２とも同数）の平面円形状の第３のレンズ面（凸レンズ面）１３が形成されている。各第３のレンズ面１３は、受光素子８に対応する所定の整列方向すなわち第１のレンズ面１１の整列方向と同方向に整列するように形成されている。また、各第３のレンズ面１３は、互いに同寸法に形成されているとともに、各受光素子８と同一ピッチで形成されている。なお、整列方向において互いに隣位する第３のレンズ面１３同士は、それぞれの周端部を互いに接触させた隣接状態に形成されていてもよい。また、各第３のレンズ面１３上における光軸ＯＡ（３）は、各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各受光素子８の受光面の中心軸に一致することが望ましい。より好ましくは、各第３のレンズ面１３上における光軸ＯＡ（３）の軸方向は、レンズアレイ本体４の下端面４ｂに対して垂直になるようにする。
【００４３】
このような各第３のレンズ面１３には、図１に示すように、レンズアレイ本体４の内部側から各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍが入射する。そして、各第３のレンズ面１３は、入射した各発光素子７ごとのモニタ光Ｍを、収束させて各第３のレンズ面１３に対応する各受光素子８に向けてそれぞれ出射させる。
【００４４】
さらにまた、図１および図２に示すように、レンズアレイ本体４の上端面４ａには、縦断面五角形状の第２の凹部２０が凹入形成されており、この第２の凹部２０の内面の一部をなす傾斜面２１は、全反射面２１とされている。図１に示すように、全反射面２１は、レンズアレイ本体４の下端面４ｂ側から上端面４ａ側に向かうにしたがって左端面４ｃ側に傾くような左端面４ｃに対して傾斜角を有する傾斜面に形成されている。この全反射面２１は、第１のレンズ面１１と後述する凹部１４の第１の光学面１４ａとの間の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路上に配置されている。
【００４５】
このような全反射面２１には、図１に示すように、各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射した後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが、図１における下方から臨界角よりも大きな入射角で入射する。そして、全反射面２１は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを、図１における左側に向かって全反射させる。
【００４６】
なお、全反射面２１の傾斜角は、好ましくは、左端面４ｃを基準（０°）として図１における反時計回りに４５°とする。また、全反射面２１上に、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等からなる反射膜をコーティングしてもよい。
【００４７】
また、図１および図２に示すように、レンズアレイ本体４の上端面４ａには、縦断面五角形状の凹部１４が、各第１のレンズ面１１と各第２のレンズ面１２とをそれぞれ結ぶ各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路上に位置するように凹入形成されている。
【００４８】
ここで、図１に示すように、凹部１４の右側面には、図１に示すように、凹部１４の内面の一部をなす第１の光学面１４ａが形成されている。この第１の光学面１４ａは、レンズアレイ本体４の下端面４ｂ側から上端面４ａ側に向かうにしたがって左端面４ｃと反対側に傾くような左端面４ｃに対して傾斜角を有する傾斜面に形成されており、その傾斜角は、左端面４ｃを基準として図１における時計回りに４５°（所定の傾斜角）に形成されている。
【００４９】
このような第１の光学面１４ａには、図１に示すように、全反射面２１によって全反射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが、左端面４ｃに対して垂直な入射方向（図１における右真横）から入射する。
【００５０】
また、図１に示すように、凹部１４の左側面には、凹部１４の内面の一部であって、第１の光学面１４ａに対して図１の左方において対向する部位をなす第２の光学面１４ｂが形成されている。この第２の光学面１４ｂは、レンズアレイ本体４の下端面４ｂ側から上端面４ａ側に向かうにしたがって左端面４ｃ側に傾くような左端面４ｃに対して傾斜角を有する傾斜面に形成されている。
【００５１】
このような第２の光学面１４ｂには、図１に示すように、第１の光学面１４ａに入射した後に各第２のレンズ面１２側に向かって進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが入射する。そして、第２の光学面１４ｂは、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを透過させる。
【００５２】
さらに、図１に示すように、凹部１４の内面には、厚みが薄く且つ均一な反射／透過層１７が全面的に形成されており、この反射／透過層１７は、発光素子７からの入射光を所定の反射率で反射させるとともに所定の透過率で透過させる光学特性を有している。このような反射／透過層１７は、Ｎｉ、ＣｒまたはＡｌ等の単一の金属からなる単層膜もしくは互いに誘電率が異なる複数の誘電体（例えば、ＴｉＯ２とＳｉＯ２）を交互に積層することによって得られる誘電体多層膜を、凹部１４の内面上にコーティングすることによって形成することができる。なお、コーティングには、インコーネル蒸着等の公知のコーティング技術を用いることができる。このようなコーティングを用いることにより、反射／透過層１７を、例えば、１μｍ以下の極めて薄い厚さに形成することができる。
【００５３】
さらにまた、図１に示すように、凹部１４がなす空間内には、透光性の接着材からなる充填材１８が、反射／透過層１７の全表面に接するようにして充填されており、この充填材１８は、自らの接着力によって反射／透過層１７に接着されるようにしてレンズアレイ本体４に安定的に固定されている。このような充填材１８としては、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を用いることができる。
【００５４】
また、本実施形態において、充填材１８は、レンズアレイ本体４と同屈折率に形成されている。例えば、レンズアレイ本体４を、ポリエーテルイミドとしてのSABIC社製Ultem（登録商標）によって形成する場合には、充填材１８を、三菱ガス化学社製ルミプラス（登録商標）によって形成してもよい。この場合には、レンズアレイ本体４および充填材１８の屈折率を、波長８５０ｎｍの光に対していずれも１．６４とすることができる。この他にも、例えば、レンズアレイ本体４を、環状オレフィン樹脂としてのＪＳＲ社製のARTON（登録商標）によって形成する場合には、充填材１８を、ＵＶ硬化樹脂としての（株）テクス製のＡ１７５４Ｂによって形成してもよい。この場合には、レンズアレイ本体４および充填材１８の屈折率を、波長８５０ｎｍの光に対していずれも１．５０とすることができる。
【００５５】
ここで、図１に示すように、第１の光学面１４ａに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、直ちに反射／透過層１７における第１の光学面１４ａ上に配置された第１の反射／透過層部１７ａに入射する。このとき、第１の光学面１４ａに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射角は、全反射面２１に対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射角（臨界角超過）と等しくなる場合（すなわち、４５°）があるが、そのような場合であっても、第１の光学面１４ａが全反射面２１のように各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを全反射させることはない。蓋し、全反射は、高屈折率媒質（全反射面２１）と低屈折率媒質（空気）との界面に光が高屈折率媒質側から臨界角より大きな入射角で入射する場合に生じるところ、第１の光学面１４ａに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射は、低屈折率媒質（レンズアレイ本体４材料）と高屈折率媒質（反射／透過層１７材料）との界面１４ａに対する低屈折率媒質側からの入射になるからである。
【００５６】
このようにして第１の反射／透過層部１７ａに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、第１の反射／透過層部１７ａによって、所定の反射率で第３のレンズ面１３側に反射されるとともに、所定の透過率で充填材１８側に透過される。このとき、反射／透過層１７の厚みが薄いことによって、第１の反射／透過層部１７ａを透過するレーザ光Ｌａの屈折は無視する（直進透過とみなす）ことができる。なお、反射／透過層１７の反射率および透過率としては、レーザ光Ｌａの出力をモニタするために十分とみなされる光量のモニタ光Ｍを得ることができる限度において、反射／透過層１７の材質や厚み等に応じた所望の値を設定することができる。例えば、反射／透過層１７を、前述した単層膜によって形成する場合には、その厚みにもよるが、反射／透過層１７の反射率（すなわち、第１の反射／透過層部１７ａの反射率）を２０％、透過率（すなわち、第１の反射／透過層部１７ａの透過率）を６０％（吸収率２０％）とすることもできる。また、例えば、反射／透過層１７を、前述した誘電体多層膜によって形成する場合には、その厚みや層数にもよるが、反射／透過層１７の反射率を１０％、透過率を９０％とすることもできる。
【００５７】
このような反射／透過の際に、第１の反射／透過層部１７ａは、図１に示すように、第１の反射／透過層部１７ａに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａのそれぞれの一部（反射率分の光）を、各発光素子７にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍとして各モニタ光Ｍに対応する各第３のレンズ面１３側に向かって反射させる。
【００５８】
そして、第１の反射／透過層部１７ａによって反射された各発光素子７ごとのモニタ光Ｍは、各第３のレンズ面１３側に向かってレンズアレイ本体４の内部を進行した後に、各第３のレンズ面１３からこれらに対応する各受光素子８に向けてそれぞれ出射される。
【００５９】
一方、第１の反射／透過層部１７ａによって透過された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、透過の直後に充填材１８に入射する。この充填材１８に対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射方向は、第１の反射／透過層部１７ａに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射方向と同一（すなわち、左端面４ｃに垂直）とみなすことができる。これは、反射／透過層１７が非常に薄いため、第１の反射／透過層部１７ａでのレーザ光Ｌａの屈折を無視できることによるものである。
【００６０】
このようにして充填材１８に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、充填材１８の内部の光路上を第２のレンズ面１２側に向かって進行する。このとき、充填材１８がレンズアレイ本体４と同屈折率に形成されていることによって、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが充填材１８に入射する際に、各レーザ光Ｌａに屈折が生じることはない。そして、充填材１８の内部の光路上を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、反射／透過層１７における第２の光学面１４ｂ上に配置された第２の反射／透過層部１７ｂに、左端面４ｃに対して垂直な入射方向から入射する。
【００６１】
そして、第２の反射／透過層部１７ｂに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、第２の反射／透過層部１７ｂによって、第１の反射／透過層部１７ａと同一の透過率で第２のレンズ面１２側（換言すれば、第２の光学面１４ｂ側）に透過されるとともに、第１の反射／透過層部１７ａと同一の反射率で充填材１８側に反射される。
【００６２】
ここで、第２の反射／透過層部１７ｂを透過する際における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの屈折は、第１の反射／透過層部１７ａを透過する場合と同様に無視することができる。したがって、第２の反射／透過層部１７ｂを透過した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、その直後に、第２の光学面１４ｂに、左端面４ｃに対して垂直な入射方向から入射する。このとき、充填材１８がレンズアレイ本体４と同屈折率に形成されていることによって、第２の光学面１４ｂに入射する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａに屈折が生じることはない。
【００６３】
そして、第２の光学面１４ｂに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、第２の光学面１４ｂ以後のレンズアレイ本体４の内部の光路上を各第２のレンズ面１２側に向かって進行した後に、各第２のレンズ面１２によって、これらに対応する各光ファイバ５の端面５ａに向けてそれぞれ出射される。
【００６４】
以上の構成によれば、第１のレンズ面１１に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを、第１の光学面１４ａと充填材１８との間の第１の反射／透過層部１７ａによって第２のレンズ面１２側および第３のレンズ面１３側にそれぞれ分光し、第３のレンズ面１３側に分光されたモニタ光Ｍを、第３のレンズ面１３によって受光素子８側に出射させることができるので、モニタ光Ｍを確実に得ることができる。
【００６５】
また、充填材１８をレンズアレイ本体４と同屈折率に形成することで、充填材１８の内部における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路と、レンズアレイ本体４の内部における第２の光学面１４ｂ以後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路とを、左端面４ｃに対して垂直に維持することができ、且つ、各反射／透過層部１７ａ、１７ｂにおけるレーザ光Ｌａの屈折を無視することができるので、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路（全反射面２１−第１の光学面１４ａ間の区間）と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路とを同一線上に位置させることができる。これにより、製品検査の際に各第２のレンズ面１２に入射する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが各第２のレンズ面１２の中心からずれていることが確認された場合に、これを解消するための寸法調整（金型形状の変更等）を要する箇所を少なくすることができる。具体的には、仮に、第１の光学面１４ａに対する入射側の光路と第２の光学面１４ｂに対する出射側の光路とが同一線上の関係から大きく外れる構成の場合には、第２のレンズ面１２に対する入射光の軸ずれを解消するために、全反射面２１の傾斜角および光学面１４ａ、１４ｂの傾斜角を総合的に調整する必要が生じる場合がある。これに対して、本実施形態においては、全反射面２１における全反射方向が左端面４ｃに垂直であることについての寸法精度さえ確保されれば、各面１４ａ、１４ｂ、２１に最適な傾斜角を設定し直すような複雑な寸法調整は要しない。これにより、レンズアレイ２の製造の容易化に寄与することができる。
【００６６】
さらに、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａおよびモニタ光Ｍの光路を、凹部１４内に反射／透過層１７および充填材１８のみを配置することによって実現することができるので、非特許文献１に記載のレンズアレイのように凹部内にプリズムを配置することは要しなくなる。これにより、部品点数の削減すなわちプリズムの除去による更なる製造の容易化を実現することができる。
【００６７】
さらにまた、反射／透過層１７を小型な凹部１４の内面に全面的に形成することにより、非特許文献１の場合のように反射／透過層を凹部の内面に部分的（局所的）に形成する場合に比較して更に製造が容易となる。
【００６８】
また、第２の反射／透過層部１７ｂによって各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを所定の反射率で反射させることができるので、特別な光減衰手段を要することなく、各光ファイバ５の端面５ａの端面に結合される各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの強度を適切な強度（例えば、反射／透過層１７によるレーザ光Ｌａの透過率の自乗〔％〕）まで減衰させることができる。これにより、簡易な構成に基づいた光強度の適正化による光学性能の向上および更なる製造の容易化を実現することができる。
【００６９】
ところで、図１に示すように、第２の反射／透過層部１７ｂによって反射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの反射光Ｌｒ（以下、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒと称する）は、凹部１４の右側面に向かって進行することになる。このとき、仮に、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒが、第１の光学面１４ａへの入射前における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路（以下、第１の光学面１４ａの上流側の光路と称する）内に入射した場合には、この入射した反射光Ｌｒは、第１の光学面１４ａの上流側の光路を逆行することによって発光素子７に入射する場合がある。こうなった場合には、反射光Ｌｒは、発光素子７の出力特性を劣化させる迷光（戻り光）として作用するといった光学性能上の問題を生じさせることになる。
【００７０】
そこで、本実施形態においては、上記構成に加えて、更に、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒが斯様な迷光となることを有効に回避するための手段が講じられている。
【００７１】
すなわち、本実施形態において、第２の光学面１４ｂの傾斜角（換言すれば、第２の反射／透過層部１７ｂの傾斜角）は、第２の反射／透過層部１７ｂによって反射された各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路が、第１の光学面１４ａの上流側の光路から外れるような傾斜角に形成されている。
【００７２】
より具体的には、本実施形態においては、次の（１）および（２）に示す各条件式を満足するようにする。
【００７３】
０°＜θ＜２２．５° （１）
Ｒ（１／ｔａｎ２θ−１）≦Ｘ （２）
但し、（１）および（２）式におけるθは、第２の光学面１４ｂの傾斜角〔°〕である。このθは、レンズアレイ本体４の左端面４ｃを基準（０°）として図１における反時計回り側に傾斜した傾斜角である。
【００７４】
また、（２）式におけるＲは、第１のレンズ面１１によってコリメートされた状態における複数の発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの直径〔ｍｍ〕である。このＲの値は、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａ同士で互いに同一であり、且つ、第１のレンズ面１１−第２のレンズ面１２間の光路および第１のレンズ面１１−第３のレンズ面１３間の光路において一定とみなしている。また、Ｒの値は、第１のレンズ面１１の直径と同一とみなしてもよい。
【００７５】
さらに、（２）式におけるＸは、第１の光学面１４ａと第２の光学面１４ｂとの間の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路上の最短距離〔ｍｍ〕である。このＸの値は、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａ同士で互いに同一とみなしている。特に、図１の構成においては、第１の光学面１４ａにおける凹部１４の底面１４ｃ側の端部（下端部）と、第２の光学面１４ｂにおける下端部との間を、両光学面１４ａ、１４ｂ間における最短光路長のレーザ光Ｌａ（すなわち、直径Ｒのレーザ光束のうちの図１における下端部の光線）が、底面１４ｃに接するようにして進行するようになっている。なお、底面１４ｃが左端面４ｃに垂直であることは言うまでもない。このような構成の場合には、Ｘの値は、凹部１４の底面１４ｃにおける光路長方向（図１における横方向）の寸法と考えることができる。
【００７６】
ここで、第２の光学面１４ｂの傾斜角自身の条件は（１）式で規定されるが、本実施形態においては、この（１）式のように規定された第２の光学面１４ｂの傾斜角との関係から、Ｘの値が（２）式のように拘束されることになる。これら（１）および（２）式の意味合いは次の通りである。すなわち、θが（１）式のように２２．５°未満の場合には、第２の反射／透過層部１７ｂにおける各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの全反射は、第２の反射／透過層部１７ｂに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射方向に対して４５°未満の角度２θで生じることになる。そして、このようにして反射された各発光素子７ごとの反射光Ｌｒは、前述のように４５°の傾斜角に傾斜された第１の光学面１４ａに対して、反射光Ｌｒの進行にともなって接近するような角度関係を有しているため、遂には第１の光学面１４ａに入射した上で第１の光学面１４ａの上流側の光路内に進入する虞がある。そこで、本実施形態においては、第１の光学面１４ａに対して第２の光学面１４ｂを（２）式のような距離Ｘを以て離間させることによって、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒが、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１における上方に逃げるように反射方向を制御するようになっている。なお、（２）式は、図６に示すように、底辺：Ｘ＋Ｒ〔ｍｍ〕、高さ：Ｒ〔ｍｍ〕、斜辺と底辺との挟角：２θ〔°〕の直角三角形と、この直角三角形と高さおよび底辺の一部を共有するような等辺Ｒの直角二等辺三角形とに基づいて求めることができる。この図６における直角三角形の斜辺は、第２の反射／透過層部１７ｂにおける各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光束のうちの図１における下端部の光線に相当する。また、図６における直角二等辺三角形の斜辺は、第１の光学面１４ａにおける各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路上の領域に相当する。さらに、図６に示すＸは、Ｒ（１／ｔａｎ２θ−１）と等しくなり、（２）式の等号を満足している。したがって、図６に示すものよりも大きな値のＸであっても、（２）式（不等号の関係）を満足することになる。因みに、図６に示すような（２）式の等号を満足するＸを設定した場合には、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光束のうちの図１における下端部の光線は、第１の光学面１４ａにおける各発光素子ごとのレーザ光Ｌａの光路上の領域の上端（図６における直角三角形の斜辺と高さとの交点に相当）に入射することになる。しかし、この領域の上端に入射した反射光Ｌｒの光線は、充填材１８とレンズアレイ本体４とが同屈折率であることによって、第１の光学面１４ａの上流側の光路側に屈折することなく直進することになる。そして、この光線は、全反射面２１に入射しない、もしくは、臨界角未満の入射角で入射するため、発光素子７側に向かう迷光となることはなく、レンズアレイ本体４の外側に逃げることになる。
【００７７】
このような構成によれば、（１）および（２）の各条件式を満足することにより、第２の反射／透過層部１７ｂにおける各発光素子７ごとの反射光Ｌｒが、第１の光学面１４ａの上流側の光路内に進入して迷光となることを確実に防止することができる。また、第２の反射／透過層部１７ｂの傾斜角を小さくすることによって、レンズアレイ本体と充填材との間にある程度の屈折率誤差を許容することも可能となる。蓋し、第２の光学面１４ｂの傾斜角が小さければ、第２の光学面１４ｂに対して各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが垂直入射に近い状態になるので、充填材１８とレンズアレイ本体４との間に僅かな屈折率差がある場合においても、第２の光学面１４ｂへの入射時における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの屈折を実用上問題がない程度まで緩和できるからである。ただし、迷光の発生を防止するためには、第２の光学面１４ｂに傾斜角を設けることは必須である。
【００７８】
なお、Ｘの値の上限については、例えば、第２の光学面１４ｂとレンズアレイ本体４の左端面４ｃとの間が狭すぎることによって機械的強度が不安定とならない観点等から、好適な値を設定すればよい。Ｘの値は、凹部１４の形成範囲を上端面４ａ内に納める観点から、少なくとも、第１の光学面１４ａと第２のレンズ面１２との間のレーザ光Ｌａの光路上の最短距離よりも小さい値とする必要がある。
【００７９】
上記構成の他にも、図２に示すように、凹部１４は、レンズアレイ本体４の上端面４ａ側から平面視した場合に、凹部１４における底面１４ｃおよび全ての側面１４ａ、ｂ、ｄ〜ｆが、凹部１４における開口部１４ｇの外形によって示される範囲以内に収まるような形状に形成されている。換言すれば、凹部１４は、底面１４ｃおよび全ての側面１４ａ、ｂ、ｄ〜ｆのそれぞれについての上端面４ａの面法線方向への投影面が、開口部１４ｇの外形によって示される範囲以内に収まるように形成されている。このような凹部１４の形状は、金型からの離型性を確保し得る形状となっている。このことは、前述した第２の凹部２０においても同様である。
【００８０】
また、図１〜図３に示すように、レンズアレイ本体４の左端面４ｃ上であって、レンズ形成面１９ａに対して第２のレンズ面１２の整列方向における両外側の位置には、一対のファイバ位置決め用凸部２３が、左端面４ｃに対して垂直に形成されている。これら一対のファイバ位置決め用凸部２３は、左端面４ｃから光ファイバ５側に向かって突出された互いに同寸法の丸ピン状（円柱形状）に形成されている。一方、これら一対のファイバ位置決め用凸部２３に対応する光ファイバ５側の構成として、図７に示すように、光コネクタ１０には、一対のファイバ位置決め用凹部１２３が形成されている。ただし、図７においては、両ファイバ位置決め用凹部１２３が紙面垂直方向において重なっているため、紙面手前側の１つのファイバ位置決め用凹部１２３のみが見えている。これら一対のファイバ位置決め用凹部１２３は、Ｆ１２形多心光ファイバコネクタの規格（IEC 61754-5、JIS C 5981）にしたがった寸法精度を満足するような互いに同寸法の丸ボス穴状に形成されている。図７に示すように、ファイバ位置決め用凹部１２３には、光ファイバ５をレンズアレイ２に取り付ける際に、対応するファイバ位置決め用凸部２３が挿入されるようになっており、これにより、光ファイバ５をレンズアレイ２に取り付ける際における光ファイバ５の位置決めが行われるようになっている。
【００８１】
さらに、図５に示すように、レンズアレイ本体４の下端面４ｂ上であって、レンズ形成面１６ａに対して第１のレンズ面１１および第３のレンズ面１３の整列方向における両外側位置には、一対のデバイス位置決め用凹部２４が形成されている。これら一対のデバイス位置決め用凹部２４は、互いに同寸法の丸ボス穴状に形成されているとともに、その中心軸が第１のレンズ面１１における光軸ＯＡ（１）に対して平行になるように形成されている。一方、これら一対のデバイス位置決め用凹部２４に対応する光電変換装置３側の構成として、図７に示すように、半導体基板６には、一対のデバイス位置決め用凸部１２４が形成されている。ただし、図７においては、両デバイス位置決め用凸部１２４が紙面垂直方向において重なっているため、紙面手前側の１つのデバイス位置決め用凸部１２４のみが見えている。これら一対のデバイス位置決め用凸部１２４は、発光素子７からの出射光の中心軸に対して平行な方向に延びる互いに同寸法の丸ピン状に形成されている。図７に示すように、各デバイス位置決め用凸部１２４は、光電変換装置３をレンズアレイ２に取り付ける際に、対応するデバイス位置決め用凹部２４にそれぞれ挿入されるようになっており、これにより、光電変換装置３をレンズアレイ２に取り付ける際における光電変換装置３の位置決めが行われるようになっている。
【実施例１】
【００８２】
次に、図８は、第１実施形態の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第１実施例を示すものである。
【００８３】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝５°、Ｒ＝０．２５ｍｍ、Ｘ＝１．１６７８２１ｍｍとされており、（１）式および（２）式の等号を満足するものである。
【００８４】
本実施例のレンズアレイ２によれば、図８に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路が、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図８における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。また、θの値を小さくとることができるので、レンズアレイ本体４と充填材１８との間にある程度の屈折率誤差を許容することが可能となる。
【実施例２】
【００８５】
次に、図９は、第１実施形態の他の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第２実施例を示すものである。
【００８６】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝１０°、Ｒ＝０．２５ｍｍ、Ｘ＝０．４３６８６９ｍｍとされており、（１）式および（２）式の等号を満足するものである。
【００８７】
本実施例のレンズアレイ２においても、図９に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図９における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。また、第１実施例と比較して、レンズアレイ本体４と充填材１８との間の屈折率誤差については許容幅が小さくなるが、Ｘの値を小さくすることができるので、レンズアレイ本体４の左端面４ｃを右端面４ｄに近づけるようにしてレンズアレイ２の全長（図９における横幅）の短縮化を図ることができる。
【実施例３】
【００８８】
次に、図１０は、第１実施形態の他の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第３実施例を示すものである。
【００８９】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝１５°、Ｒ＝０．２５ｍｍ、Ｘ＝０．１８３０１３ｍｍとされており、（１）式および（２）式の等号を満足するものである。
【００９０】
本実施例のレンズアレイ２においても、図１０に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１０における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。また、第２実施例と比較して、Ｘの値を更に小さくすることができるので、レンズアレイ２の全長の更なる短縮化を図ることができる。
【００９１】
（第２実施形態）
次に、本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールの第２実施形態について、図１１〜図１４を参照して説明する。
【００９２】
なお、本実施形態におけるレンズアレイおよび光モジュールは、第１実施形態と基本構成が同様であるので、同一の符号を用いて説明する。
【００９３】
本実施形態においては、第１実施形態における（１）および（２）式の代わりに、次の（３）に示す条件式を満足するようになっている。
【００９４】
２２．５°≦θ （３）
但し、（３）式におけるθは、第１実施形態と同様に、第２の光学面１４ｂの傾斜角である。
【００９５】
ここで、θが（３）式のように２２．５°以上の場合には、第２の反射／透過層部１７ｂにおける各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの全反射は、第２の反射／透過層部１７ｂに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射方向に対して４５°以上の角度２θで生じることになる。そして、このようにして反射された各発光素子７ごとの反射光Ｌｒは、前述のように４５°の傾斜角に傾斜された第１の光学面１４ａに対して、反射光Ｌｒの進行にともなって平行（θ＝２２．５°の場合）または離間する（θ＞２２．５°の場合）ような角度関係を有しているため、第１の光学面１４ａに入射することなく第１の光学面１４ａの上流側の光路内に進入する虞もない。
【００９６】
このような構成によれば、第１実施形態と同様に、第２の反射／透過層部１７ｂにおける各発光素子７ごとの反射光Ｌｒが、第１の光学面１４ａの上流側の光路内に進入して迷光となることを確実に防止することができる。また、第１実施形態の（２）のようなθ、ＸおよびＲからなる関係式に拘束される必要もないので、更に容易な製造が可能となる。ただし、本実施形態は、凹部１４の形成範囲を上端面４ａ内に収めるために、第１実施形態と同様に、常識的なＸの上限値を設定することを制限するものではない。
【００９７】
また、本実施形態においては、各第１のレンズ面１１によって、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを第１実施形態と同様にコリメートさせてもよいし、あるいは、収束させてもよい。
【００９８】
さらに、次式に示すように、（３）式に対してθの上限値を設定してもよい。
２２．５°≦θ＜４５° （３）’
ここで、光モジュール１は、レンズアレイ本体４の上端面４ａが金属板によって上方から被覆された状態で製品化される場合が多い。このような場合に、反射光Ｌｒがレンズアレイ本体４から真上（θ＝４５°）に出射された場合には、反射光Ｌｒが金属板によって真下に反射されてレーザ光Ｌａの光路に悪影響を及ぼす虞がある。（３）’式は、このような点を踏まえて、反射光Ｌｒが真上に出射されないようにθの上限値を規定したものである。ただし、このようにθ＝４５°を回避する観点からは、（３）’式に加えて、更に次式を設けることで、θの設計の自由度を広げることも可能である。
【００９９】
４５°＜θ （３）”
この場合に、（３）”の上限を９０°未満としてもよい。
【実施例４】
【０１００】
次に、図１１は、第２実施形態の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第４実施例を示すものである。
【０１０１】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝２２．５°とされており、（３）式の等号を満足するものである。
【０１０２】
本実施例のレンズアレイ２によれば、図１１に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１１における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。
【実施例５】
【０１０３】
次に、図１２は、第２実施形態の他の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第５実施例を示すものである。
【０１０４】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝３０°とされており、（３）式および（３）’式を満足するものである。
【０１０５】
本実施例のレンズアレイ２においても、図１２に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１２における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。
【実施例６】
【０１０６】
次に、図１３は、第２実施形態の他の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第６実施例を示すものである。
【０１０７】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝４０°とされており、（３）式および（３）’式を満足するものである。
【０１０８】
本実施例のレンズアレイ２においても、図１３に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１３における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。
【実施例７】
【０１０９】
次に、図１４は、第２実施形態の他の具体例の１つとして、レンズアレイ２の第７実施例を示すものである。
【０１１０】
本実施例におけるレンズアレイ２は、θ＝５０°とされており、（３）式および（３）”式を満足するものである。
【０１１１】
本実施例のレンズアレイ２においても、図１４に示すように、各発光素子７ごとの反射光Ｌｒの光路を、第１の光学面１４ａの上流側の光路に対して図１４における上方に外れるようにすることができるので、迷光の発生を確実に防止することができる。
【０１１２】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。
【０１１３】
例えば、本発明は、光導波路等の光ファイバ５以外の光伝送体にも有効に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１ 光モジュール
２ レンズアレイ
３ 光電変換装置
４ レンズアレイ本体
４ａ 上端面
４ｂ 下端面
４ｃ 左端面
５ 光ファイバ
７ 発光素子
８ 受光素子
１１ 第１のレンズ面
１２ 第２のレンズ面
１３ 第３のレンズ面
１４ 凹部
１４ａ 第１の光学面
１４ｂ 第２の光学面
１７ 反射／透過層
１７ａ 第１の反射／透過層部１７ａ
１７ｂ 第２の反射／透過層部１７ｂ
１８ 充填材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも１つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも１つの受光素子が形成された光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記複数の発光素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、
レンズアレイ本体における前記光電変換装置側の第１の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第１のレンズ面と、
前記第１の面に前記第１のレンズ面の整列方向に垂直な方向において隣位する前記レンズアレイ本体における前記光伝送体側の第２の面に、前記第１のレンズ面の整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第２のレンズ面と、
前記レンズアレイ本体における前記第１の面に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる少なくとも１つの第３のレンズ面と、
前記レンズアレイ本体における前記第１の面に対向する第３の面に、前記複数の第１のレンズ面と前記複数の第２のレンズ面とをそれぞれ結ぶ前記複数の発光素子ごとの光の光路上に位置するように凹入形成された凹部と、
この凹部の内面の一部をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光が前記第２の面に対して垂直な入射方向から入射する第１の光学面と、
前記凹部の内面の一部であって前記第１の光学面に対向する部位をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行した前記複数の発光素子ごとの光が入射する第２の光学面と、
前記凹部の内面に全面的に形成され、前記発光素子からの入射光を所定の反射率で反射させるとともに所定の透過率で透過させる光学特性を有する反射／透過層と、
この反射／透過層に接するようにして前記凹部がなす空間内に充填され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成する前記レンズアレイ本体と同屈折率の充填材と
を備え、
前記反射／透過層における前記第１の光学面上に配置された第１の反射／透過層部は、前記第１の光学面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに前記所定の透過率で前記充填材側に透過させ、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させ、
前記反射／透過層における前記第２の光学面上に配置された第２の反射／透過層部は、前記第１の反射／透過層部によって前記充填材側に透過された後に前記充填材の内部の光路上を進行した前記複数の発光素子ごとの光を、前記所定の透過率で前記第２のレンズ面側に透過させるとともに前記所定の反射率で前記充填材側に反射させ、
前記第２の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面側に傾くような傾斜角であって、前記第２の反射／透過層部によって反射された前記複数の発光素子ごとの光の反射光の光路が、前記第１の光学面への入射前における前記複数の発光素子ごとの光の光路から外れるような傾斜角に形成されていること
を特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
前記複数の第１のレンズ面は、前記複数の発光素子ごとの光をコリメートするような面形状に形成され、
前記第１の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面と反対側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角に形成され、
更に、次の（１）および（２）に示す各条件式、
０°＜θ＜２２．５° （１）
Ｒ（１／ｔａｎ２θ−１）≦Ｘ （２）
但し、
θ：第２の光学面の所定の傾斜角〔°〕
Ｒ：第１のレンズ面によってコリメートされた状態における複数の発光素子ごとの光の直径〔ｍｍ〕
Ｘ：第１の光学面と第２の光学面との間の複数の発光素子ごとの光の光路上の最短距離〔ｍｍ〕
を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記第１の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面と反対側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角に形成され、
更に、次の（３）に示す条件式、
２２．５°≦θ （３）
θ：第２の光学面の所定の傾斜角〔°〕
を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記レンズアレイ本体における前記複数の第１のレンズ面と前記第１の光学面との間の前記複数の発光素子ごとの光の光路上に配置され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記第１の光学面に向けて全反射させる全反射面を備えたこと
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記第１の面と前記第２の面とが互いに垂直に形成され、
前記全反射面は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角を有するように形成され、
前記第１のレンズ面上における光軸方向および前記第３のレンズ面上における光軸方向が、前記第１の面に垂直に形成され、
前記第２のレンズ面上における光軸方向が、前記第２の面に垂直に形成されていること
を特徴とする請求項４に記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記反射／透過層は、前記凹部の内面にコーティングによって形成されていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項７】
前記充填材は、透光性の接着材からなり、前記反射／透過層に接着されるようにして前記レンズアレイ本体に固定されていること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項８】
請求項１〜７に記載のレンズアレイと、これに対応する光電変換装置とを備えたこと
を特徴とする光モジュール。
【請求項１】
複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも１つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも１つの受光素子が形成された光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記複数の発光素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、
レンズアレイ本体における前記光電変換装置側の第１の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第１のレンズ面と、
前記第１の面に前記第１のレンズ面の整列方向に垂直な方向において隣位する前記レンズアレイ本体における前記光伝送体側の第２の面に、前記第１のレンズ面の整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第２のレンズ面と、
前記レンズアレイ本体における前記第１の面に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる少なくとも１つの第３のレンズ面と、
前記レンズアレイ本体における前記第１の面に対向する第３の面に、前記複数の第１のレンズ面と前記複数の第２のレンズ面とをそれぞれ結ぶ前記複数の発光素子ごとの光の光路上に位置するように凹入形成された凹部と、
この凹部の内面の一部をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光が前記第２の面に対して垂直な入射方向から入射する第１の光学面と、
前記凹部の内面の一部であって前記第１の光学面に対向する部位をなすとともに、前記第２の面に対して所定の傾斜角を有するように形成され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行した前記複数の発光素子ごとの光が入射する第２の光学面と、
前記凹部の内面に全面的に形成され、前記発光素子からの入射光を所定の反射率で反射させるとともに所定の透過率で透過させる光学特性を有する反射／透過層と、
この反射／透過層に接するようにして前記凹部がなす空間内に充填され、前記第１の光学面に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成する前記レンズアレイ本体と同屈折率の充填材と
を備え、
前記反射／透過層における前記第１の光学面上に配置された第１の反射／透過層部は、前記第１の光学面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに前記所定の透過率で前記充填材側に透過させ、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させ、
前記反射／透過層における前記第２の光学面上に配置された第２の反射／透過層部は、前記第１の反射／透過層部によって前記充填材側に透過された後に前記充填材の内部の光路上を進行した前記複数の発光素子ごとの光を、前記所定の透過率で前記第２のレンズ面側に透過させるとともに前記所定の反射率で前記充填材側に反射させ、
前記第２の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面側に傾くような傾斜角であって、前記第２の反射／透過層部によって反射された前記複数の発光素子ごとの光の反射光の光路が、前記第１の光学面への入射前における前記複数の発光素子ごとの光の光路から外れるような傾斜角に形成されていること
を特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
前記複数の第１のレンズ面は、前記複数の発光素子ごとの光をコリメートするような面形状に形成され、
前記第１の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面と反対側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角に形成され、
更に、次の（１）および（２）に示す各条件式、
０°＜θ＜２２．５° （１）
Ｒ（１／ｔａｎ２θ−１）≦Ｘ （２）
但し、
θ：第２の光学面の所定の傾斜角〔°〕
Ｒ：第１のレンズ面によってコリメートされた状態における複数の発光素子ごとの光の直径〔ｍｍ〕
Ｘ：第１の光学面と第２の光学面との間の複数の発光素子ごとの光の光路上の最短距離〔ｍｍ〕
を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記第１の光学面の前記所定の傾斜角は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面と反対側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角に形成され、
更に、次の（３）に示す条件式、
２２．５°≦θ （３）
θ：第２の光学面の所定の傾斜角〔°〕
を満足することを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記レンズアレイ本体における前記複数の第１のレンズ面と前記第１の光学面との間の前記複数の発光素子ごとの光の光路上に配置され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記第１の光学面に向けて全反射させる全反射面を備えたこと
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記第１の面と前記第２の面とが互いに垂直に形成され、
前記全反射面は、前記第１の面側から前記第３の面側に向かうにしたがって前記第２の面側に傾くような前記第２の面を基準とした４５°の傾斜角を有するように形成され、
前記第１のレンズ面上における光軸方向および前記第３のレンズ面上における光軸方向が、前記第１の面に垂直に形成され、
前記第２のレンズ面上における光軸方向が、前記第２の面に垂直に形成されていること
を特徴とする請求項４に記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記反射／透過層は、前記凹部の内面にコーティングによって形成されていること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項７】
前記充填材は、透光性の接着材からなり、前記反射／透過層に接着されるようにして前記レンズアレイ本体に固定されていること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項８】
請求項１〜７に記載のレンズアレイと、これに対応する光電変換装置とを備えたこと
を特徴とする光モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１９４３７２（Ｐ２０１２−１９４３７２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８２２５（Ｐ２０１１−５８２２５）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
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