レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール
【課題】モニタ光を効率的に得ることができ、更なる小型化および多チャンネル化を図ることができるレンズアレイおよび光モジュールを提供する。
【解決手段】第１のレンズ部材３の複数列の第１のレンズ面１１に入射した複数列の発光素子８ごとの光を、第１の傾斜面１４において全反射させた後に、反射／透過層１７によって第３の傾斜面１６側および複数列の第３のレンズ面１３側に分光させ、第３の傾斜面１６側に透過された各列の発光素子８ごとの光を、複数列の第２のレンズ面１２によって光伝送体６の端面６ａ側に出射させ、複数列の第３のレンズ面１３側に反射された各列の発光素子８ごとのモニタ光を、各列の第３のレンズ面１３によって複数列の受光素子９側に出射させる。
【解決手段】第１のレンズ部材３の複数列の第１のレンズ面１１に入射した複数列の発光素子８ごとの光を、第１の傾斜面１４において全反射させた後に、反射／透過層１７によって第３の傾斜面１６側および複数列の第３のレンズ面１３側に分光させ、第３の傾斜面１６側に透過された各列の発光素子８ごとの光を、複数列の第２のレンズ面１２によって光伝送体６の端面６ａ側に出射させ、複数列の第３のレンズ面１３側に反射された各列の発光素子８ごとのモニタ光を、各列の第３のレンズ面１３によって複数列の受光素子９側に出射させる。
【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、システム装置内または装置間もしくは光モジュール間において信号を高速に伝送する技術として、いわゆる光インターコネクションの適用が広まっている。ここで、光インターコネクションとは、光部品をあたかも電気部品のように扱って、パソコン、車両または光トランシーバなどに用いられるマザーボードや回路基板等に実装する技術をいう。
【０００３】
このような光インターコネクションに用いられる光モジュールには、例えば、メディアコンバータやスイッチングハブの内部接続、光トランシーバ、医療機器、テスト装置、ビデオシステム、高速コンピュータクラスタなどの装置内や装置間の部品接続等の様々な用途がある。
【０００４】
そして、この種の光モジュールに適用される光学部品としては、マルチチャンネルの光通信をコンパクトな構成で実現するのに有効なものとして、複数の小径のレンズが整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。
【０００５】
ここで、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、光伝送体としての複数の光ファイバが取り付け可能とされていた。
【０００６】
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送信を行うことが可能とされていた。
【０００７】
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。
【０００８】
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、本発明者によって、例えば、特許文献１に示すような提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２６２２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載のレンズアレイは、反射／透過面における透過とフレネル反射とを利用して、発光素子から出射された光を光ファイバの端面に結合する光とモニタ光とに分光することによって、モニタ光を確実に得ることができるようになっている。
【００１１】
本発明者は、このような特許文献１に記載のレンズアレイの利点を更に向上させるべく鋭意研究を行った結果、モニタ光の効率的な取得、コンパクト化および多チャンネル化により好適な本発明をなすに至った。
【００１２】
本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、モニタ光を効率的に得ることができ、更なる小型化および多チャンネル化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】
【００１３】
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、複数の発光素子およびこれらから発光された光をモニタするための各発光素子ごとのモニタ光をそれぞれ受光する複数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、前記光電変換装置として、前記発光素子が所定の第１の方向に沿って複数整列されてなる前記発光素子の列が、前記第１の方向に直交する所定の第２の方向に沿って複数列並列されるとともに、前記複数列の発光素子に対して前記第２の方向側であって前記光伝送体側の位置に、前記受光素子が前記第１の方向に沿って複数整列されてなる前記受光素子の列が、前記第２の方向に沿って複数列並列されたものが配置され、前記光電変換装置に対して前記第１の方向および前記第２の方向に直交する第３の方向において臨む第１のレンズ部材と、この第１のレンズ部材に接合され、前記光伝送体の端面に対して前記第２の方向において臨む第２のレンズ部材とを備え、前記第１のレンズ部材は、前記光電変換装置に臨む面に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第２の方向に沿って複数列並列形成され、前記複数列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列の第１のレンズ面と、前記光電変換装置に臨む面における前記複数列の第１のレンズ面に対して前記第２の方向側であって前記光伝送体側の位置に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第２の方向に沿って複数列並列形成され、前記第１のレンズ部材の内部側から入射した前記複数列の発光素子ごとのモニタ光を前記複数列の受光素子に向けてそれぞれ出射させる複数列の第３のレンズ面と、前記光電変換装置に臨む面に対して前記光電変換装置と反対側に配置され、前記光電変換装置に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光伝送体側に傾斜するような所定の傾斜角を有し、前記複数列の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数列の発光素子ごとの光を前記光伝送体側に向けて全反射させる第１の傾斜面と、前記光電変換装置に臨む面に対して前記光電変換装置と反対側であって、前記第１の傾斜面に対して前記光伝送体側に配置され、前記光電変換装置に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光伝送体と反対側に傾斜するような所定の傾斜角を有し、前記第１の傾斜面によって全反射された前記複数列の発光素子ごとの光が入射する第２の傾斜面とを有し、前記第２のレンズ部材は、前記光伝送体の端面に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光電変換装置と反対側に傾斜するような所定の傾斜角を有するとともに、前記第２の傾斜面に対して所定の間隙をもって臨み、前記第２の傾斜面に入射した前記複数列の発光素子ごとの光が入射する第３の傾斜面と、前記光伝送体の端面に臨む面に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第３の方向に沿って複数列並列形成され、前記第３の傾斜面に入射した前記複数列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列の第２のレンズ面とを有し、前記第２の傾斜面と前記第３の傾斜面との間には、前記第１のレンズ部材および前記第２のレンズ部材との屈折率差が所定値以下とされた充填材が充填され、前記第２の傾斜面上または前記第３の傾斜面上には、前記第２の傾斜面に入射した前記複数列の発光素子ごとの光を、所定の反射率で前記複数列の発光素子ごとのモニタ光として前記複数列の第３のレンズ面側に反射させるとともに、所定の透過率で前記第３の傾斜面側に透過させる反射／透過層が形成されている点にある。
【００１４】
そして、この請求項１に係る発明によれば、複数列の第１のレンズ面に入射した複数列の発光素子ごとの光を、第１の傾斜面において全反射させた後に反射／透過層によって第３の傾斜面側および複数列の第３のレンズ面側にそれぞれ分光させ、第３の傾斜面側に分光された複数列の発光素子ごとの光を、複数列の第２のレンズ面によって光伝送体の端面側に出射させることができるとともに、複数列の第３のレンズ面側に十分な反射率で分光された複数列の発光素子ごとのモニタ光を、複数列の第３のレンズ面によって複数列の受光素子側に出射させることができる。これにより、複数列の発光素子と光伝送体の端面との光学的な結合を適正に行うことができるとともにモニタ光を確実かつ効率的に得ることができ、また、第２の傾斜面と第３の傾斜面との間隙部を、反射／透過層および充填材の配置に利用することによって、コンパクトな構成を実現することが可能となる。さらに、第１のレンズ部材および第２のレンズ部材と充填材との屈折率差を所定値以下に形成することで、第１のレンズ部材における第１の傾斜面と第２の傾斜面との間の光路と第２のレンズ部材の光路との直線性を確保することができるので、製品検査の際に複数列の第２のレンズ面に入射する光が各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削減することができ、ひいては、製造の容易化に寄与することができる。
【００１５】
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、前記第３の傾斜面は、前記充填材を充填させる空間を確保するように凹入形成された凹入面とされ、前記第２のレンズ部材は、前記第３の傾斜面の外側に、前記第３の傾斜面よりも前記第１のレンズ部材側に突出されるとともに前記第２の傾斜面に平行とされた段差面を有し、前記第２の傾斜面は、前記第３の傾斜面および前記段差面に対応する範囲にわたって平坦な面に形成され、前記反射／透過層は、前記第２の傾斜面上に形成され、前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記段差面と前記第２の傾斜面とを当接させた状態で接合されている点にある。
【００１６】
そして、この請求項２に係る発明によれば、充填材の配置空間を簡易な構成によって確保することができ、また、全反射機能（第１の傾斜面）と分光機能（反射／透過層）とを同一部材（第１のレンズ部材）上に集約させることによって更に容易な設計が可能となり、さらに、段差面と第２の傾斜面とを当接させることによって第１のレンズ部材と第２のレンズ部材との接合を安定的に行うことができる。
【００１７】
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２の傾斜面は、前記充填材を充填させる空間を確保するように凹入形成された凹入面とされ、前記第１のレンズ部材は、前記第２の傾斜面の外側に、前記第２の傾斜面よりも前記第２のレンズ部材側に突出されるとともに前記第３の傾斜面に平行とされた段差面を有し、前記第３の傾斜面は、前記第２の傾斜面および前記段差面に対応する範囲にわたって平坦な面に形成され、前記反射／透過層は、前記第３の傾斜面上に形成され、前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記段差面と前記第３の傾斜面とを当接させた状態で接合されている点にある。
【００１８】
そして、この請求項３に係る発明によれば、充填材の配置空間を簡易な構成によって確保することができ、また、段差面と第３の傾斜面とを当接させることによって第１のレンズ部材と第２のレンズ部材との接合を安定的に行うことができる。
【００１９】
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２または３において、更に、前記第１のレンズ部材および前記第２のレンズ部材には、前記段差面およびこれに当接する前記傾斜面のそれぞれから延出され、前記段差面および前記傾斜面に対して所定の角度を有した状態で互いに当接する前記第１のレンズ部材側の当接面および前記第２レンズ部材側の当接面がそれぞれ形成されている点にある。
【００２０】
そして、この請求項４に係る発明によれば、第１のレンズ部材側の当接面と第２レンズ部材側の当接面とを当接させることによって、第１のレンズ部材と第２のレンズ部材との接合を更に安定的かつ高精度に行うことができる。
【００２１】
また、請求項５に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜４のいずれか１項において、更に、前記充填材は、透光性の接着材からなり、前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記充填材によって接合されている点にある。
【００２２】
そして、この請求項５に係る発明によれば、充填材が接着材を兼ねることによって、第１のレンズ部材と第２のレンズ部材とを確実に接合することができるとともに部品点数を削減することができる。
【００２３】
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、前記第１の傾斜面は、前記光電変換装置に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように形成され、前記第２の傾斜面は、前記第１の傾斜面に対して直角かつ前記光電変換装置に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように形成され、前記第３の傾斜面は、前記光伝送体の端面に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように形成されている点にある。
【００２４】
そして、この請求項６に係る発明によれば、第１〜第３の傾斜面を４５°の傾斜面に形成することによって、各傾斜面の寸法精度の測定を簡便に行うことができ、取り扱い性を向上させることができる。
【００２５】
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、前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、同一の材料によって形成されている点にある。
【００２６】
そして、この請求項７に係る発明によれば、第１のレンズ部材と第２のレンズ部材との屈折率を統一することによって更に容易な設計が可能となるとともに、同一の材料を用いることによって更なるコストの削減が可能となる。
【００２７】
また、請求項８に係る光モジュールの特徴は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のレンズアレイと、請求項１に記載の光電変換装置とを備えた点にある。
【００２８】
そして、この請求項８に係る発明によれば、複数列の発光素子と光伝送体の端面との光学的な結合を適正に行うことができるとともにモニタ光を確実かつ効率的に得ることができ、また、第２の傾斜面と第３の傾斜面との間隙部を、反射／透過層および充填材の配置に利用することによって、コンパクトな構成を実現することが可能となり、さらに、第１のレンズ部材における第１の傾斜面と第２の傾斜面との間の光路と第２のレンズ部材の光路との直線性を確保して、製品検査の際に複数列の第２のレンズ面に入射する光が各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削減することができるので、製造の容易化に寄与することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、モニタ光を効率的に得ることができ、更なる小型化および多チャンネル化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る光モジュールの実施形態を示す概略構成図
【図２】本発明に係るレンズアレイの実施形態において、第１レンズ部材を示す縦断面図
【図３】本発明に係るレンズアレイの実施形態において、第２レンズ部材を示す縦断面図
【図４】図２の下面図
【図５】図３の左側面図
【図６】本発明の第１の変形例を示す図
【図７】本発明の第２の変形例を示す図
【図８】本発明の第３の変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００３２】
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した概略構成図である。また、図２は、レンズアレイ２を構成する第１のレンズ部材３の縦断面図である。さらに、図３は、第１のレンズ部材３に接合された状態で第１のレンズ部材３とともにレンズアレイ２を構成する第２のレンズ部材４の縦断面図である。さらにまた、図４は、図２の下面図である。また、図５は、図３の左側面図である。
【００３３】
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５と光伝送体としての光ファイバ６との間に配置されるようになっている。
【００３４】
ここで、光電変換装置５は、半導体基板７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８を有しており、これらの発光素子８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、各発光素子８によるレーザ光Ｌａの出射方向は、本発明における第３の方向に相当する。また、発光素子８は、所定の第１の方向としての図１における紙面垂直方向に沿って等ピッチで複数（本実施形態においては１２個）整列されることによって発光素子８の列（一列）をなすとともに、このような発光素子８の列が所定の第２の方向としての図１における横方向に沿って複数列（本実施形態においては２列）並列されるようにして形成されている。なお、本実施形態においては、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の個数が同一とされているとともに、各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置が一致しているが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。さらに、図１に示すように、光電変換装置５は、半導体基板７におけるレンズアレイ２に臨む面であって、複数列の発光素子８に対して第２の方向側かつ光伝送体側の位置としての図１における左方近傍位置に、複数列の発光素子８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８と同数の受光素子９を有している。受光素子９は、発光素子８と同様に、図１における紙面垂直方向に沿って等ピッチで複数（１２個）整列されることによって受光素子９の列をなすとともに、このような受光素子９の列が図１における横方向に沿って複数列（２列）並列されるようにして形成されている。また、各列の受光素子９は、光学的に対応する（光をモニタする関係にある）発光素子８の列との間において、整列方向の一方から数えて同じ順番の素子８，９同士の整列方向における位置が互いに一致している。ただし、このような位置の一致は、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置を揃える（一致させる）ような構成を採る場合には、光学的に対応しない発光素子８の列と受光素子９の列との間においても成立することになる。なお、図１においては、右から数えて第１列目の発光素子８に、左から数えて第１列目の受光素子９が光学的に対応しているとともに、右から第２列目の発光素子８に、左から第２列目の受光素子９が光学的に対応している。受光素子９は、フォトディテクタであってもよい。さらに、図示はしないが、光電変換装置５には、受光素子９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８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５は、図１に示すように、半導体基板７を第１のレンズ部材３に当接させた状態で、第１のレンズ部材３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５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第１のレンズ部材３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。
【００３５】
また、本実施形態における光ファイバ６は、発光素子８および受光素子９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複数本（１２本）整列されて列をなすとともに、この列が図１における縦方向（第３の方向）に沿って複数列（２列）並列されるように配置されている。これら複数列の光ファイバ６は、光学的に対応する（光が結合する関係にある）発光素子８の列との間において、整列方向の一方から数えて同じ順番の光ファイバ６・発光素子８同士の整列方向における位置が互いに一致している。ただし、このような位置の一致は、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置を揃えるような構成を採る場合には、光学的に対応しない発光素子８の列と光ファイバ６の列との間においても成立することになる。なお、図１においては、上から数えて第１列目の光ファイバ６が、右から第２列目の発光素子８に光学的に対応しているとともに、上から第２列目の光ファイバ６の列が、右から第１列目の発光素子８に光学的に対応している。各列の光ファイバ６は、例えば、互いに同寸法のマルチモード方式の光ファイバ６とされているとともに、その端面６ａ側の部位がＭＴ（Mechanically Transferable）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。このような複数列の光ファイバ６は、図１に示すように、光コネクタ１０における第２のレンズ部材４側の端面を第２のレンズ部材４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）によって第２のレンズ部材４に取付けられるようになっている。
【００３６】
そして、レンズアレイ２は、このようにして光電変換装置５と光ファイバ６との間に配置された状態で、複数列の発光素子８と対応する複数列の光ファイバ６の端面６ａとを光学的に結合させるようになっている。
【００３７】
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、第１のレンズ部材３は、透光性材料（例えば、樹脂材料）からなり、その縦断面の外形が略三角形状に形成されている。図１に示すように、第１のレンズ部材３の下端面３ａは、光電変換装置５に対して上方から臨む面となっており、この下端面３ａには、発光素子８と同数の平面円形状の第１のレンズ面（凸レンズ面）１１が形成されている。ここで、図２および図４に示すように、第１のレンズ面１１は、図２における紙面垂直方向（図４における縦方向）に沿って等ピッチで複数（１２個）整列されることによって第１のレンズ面１１の列をなすとともに、このような列が図２および図４における横方向に沿って複数列（２列）並列されるようにして形成されている。各列の第１のレンズ面１１は、同寸法に形成されているとともに、光学的に対応する（光が入射する関係にある）発光素子８の列との間において、整列方向の一方から数えて同じ順番の第１のレンズ面１１・発光素子８同士の整列方向における位置が互いに一致している。ただし、このような位置の一致は、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置を揃えるような構成を採る場合には、光学的に対応しない発光素子８の列と第１のレンズ面１１の列との間においても成立することになる。なお、図１においては、右から数えて第１列目の第１のレンズ面１１が、これらに下方から正対する右から数えて第１列目の発光素子８に光学的に対応しているとともに、右から第２列目の第１のレンズ面１１が、これらに下方から正対する右から第２列目の発光素子８に光学的に対応している。なお、図４に示すように、整列方向（縦方向）および並列方向（横方向）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の光軸ＯＡ（１）は、各第１のレンズ面１１にそれぞれ光学的に対応する各発光素子８から出射されるレーザ光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の光軸ＯＡ（１）は、下端面３ａに直交するようにする。
【００３８】
このような各列の第１のレンズ面１１には、図１に示すように、光学的に対応する発光素子８の列ごとに出射されたレーザ光Ｌａが入射する。より具体的には、第１のレンズ面１１の列に属する任意の１つの第１のレンズ面１１には、光学的に対応する発光素子８の列に属する各発光素子８のうちの整列方向の一方から数えて任意の１つの第１のレンズ面１１と同じ順番の１つの発光素子８の出射光が入射する。そして、各列の第１のレンズ面１１は、入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを第１のレンズ部材３の内部（上方）へと進行させる。なお、各列の第１のレンズ面１１は、入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａをコリメートさせてもよいし、または、収束させてもよい。あるいは、第１のレンズ面１１を凹レンズ面に形成して、入射したレーザ光Ｌａを発散させるようにしてもよい。
【００３９】
また、第１のレンズ部材３の下端面３ａ上であって、各列の第１のレンズ面１１に対する左方近傍位置には、発光素子８と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。ここで、図２および図４に示すように、第３のレンズ面１３は、図２における紙面垂直方向（図４における縦方向）に沿って等ピッチで複数（１２個）整列されることによって第３のレンズ面１３の列をなすとともに、このような列が図２および図４における横方向に沿って複数列（２列）並列されるようにして形成されている。各列の第３のレンズ面１３は、同寸法に形成されているとともに、光学的に対応する（光が入射する関係にある）発光素子８の列との間において、整列方向の一方から数えて同じ順番の第３のレンズ面１３・発光素子８同士の整列方向における位置が互いに一致している。ただし、このような位置の一致は、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置を揃えるような構成を採る場合には、光学的に対応しない発光素子８の列と第３のレンズ面１３の列との間においても成立することになる。なお、図１においては、左から数えて第１列目の第３のレンズ面１３が、右から数えて第１列目の発光素子８に光学的に対応しているとともに、左から第２列目の第３のレンズ面１３が、右から第２列目の発光素子８に光学的に対応している。なお、図４に示すように、整列方向および並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、各列の第３のレンズ面１３の光軸ＯＡ（３）は、各列の第３のレンズ面１３にそれぞれ光学的に対応する（光を結合させる関係にある）各列の受光素子９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、各列の第３のレンズ面１３の光軸ＯＡ（３）は、下端面３ａに直交するようにする。
【００４０】
このような各列の第３のレンズ面１３には、図１に示すように、第１のレンズ部材３の内部側（上方）から各列の第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各列の発光素子８ごとのモニタ光Ｍが入射する。そして、各列の第３のレンズ面１３は、入射した各列の発光素子８ごとのモニタ光Ｍを、収束させて各列の第３のレンズ面１３に光学的に対応する各列の受光素子９に向けてそれぞれ出射させる。なお、モニタ光Ｍを発生させる手段については後述する。
【００４１】
さらに、図１に示すように、第１のレンズ部材３は、下端面３ａに対して光電変換装置５と反対側（上側）に配置された第１の傾斜面１４を有している。図１に示すように、第１の傾斜面１４は、これの下端部が下端面３ａにおける右端部の近傍に配置されているとともに、下端面３ａに対して、下端面３ａから上方に離間するにしたがって光ファイバ６側（左側）に傾斜するような所定の傾斜角を有している。
【００４２】
このような第１の傾斜面１４には、図１に示すように、各列の第１のレンズ面１１にそれぞれ入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが、第１のレンズ部材３の内部の光路上を進行した後に、臨界角より大きな入射角で下方から内部入射する。そして、第１の傾斜面１４は、内部入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを、光ファイバ６側（左方）に向けて全反射させる。
【００４３】
さらにまた、図１に示すように、第１のレンズ部材３は、下端面３ａに対して光電変換装置５と反対側（上側）であって、第１の傾斜面１４に対して光ファイバ６側（左側）に配置された第２の傾斜面１５を有している。図１に示すように、第２の傾斜面１５は、これの下端部が下端面３ａにおける左端部の近傍に配置されているとともに、上端部が第１の傾斜面１４の上端部に連接されている。また、図１に示すように、第２の傾斜面１５は、下端面３ａに対して、下端面３ａから上方に離間するにしたがって光ファイバ６と反対側（右側）に傾斜するような所定の傾斜角を有している。
【００４４】
このような第２の傾斜面１５には、図１に示すように、第１の傾斜面１４によって全反射されて第１のレンズ部材３の内部の光路上を進行した後の各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが右方から内部入射する。
【００４５】
一方、図１に示すように、第２のレンズ部材４は、透光性材料（例えば、樹脂材料）からなり、その縦断面の外形が略三角形状を呈しているとともに、その左端面４ａが、光ファイバ６の端面６ａに臨む面とされている。また、図１に示すように、第２のレンズ部材４は、第２の傾斜面１５に対して所定の間隙をもって臨む第３の傾斜面１６を有している。図１に示すように、第３の傾斜面１６は、これの下端部が、左端面４ａにおける下端部の近傍に配置されており、また、左端面４ａに対して、この左端面４ａから右方に離間するにしたがって光電変換装置５と反対側（上側）に傾斜するような所定の傾斜角を有している。なお、第３の傾斜面１６は、第２の傾斜面１５に対して平行に形成されていてもよい。
【００４６】
このような第３の傾斜面１６には、図１に示すように、第２の傾斜面１５に入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが右方から入射する。
【００４７】
また、図３および図５に示すように、第２のレンズ部材４の左端面４ａには、発光素子８と同数の平面円形状の第２のレンズ面（凸レンズ面）１２が形成されている。ここで、図３および図５に示すように、第２のレンズ面１２は、図３における紙面垂直方向（図５における横方向）に沿って等ピッチで複数（１２個）整列されることによって第２のレンズ面１２の列をなすとともに、このような列が図３および図５における縦方向に沿って複数列（２列）並列されるようにして形成されている。各列の第２のレンズ面１２は、同寸法に形成されているとともに、光学的に対応する（光が入射する関係にある）発光素子８の列との間において、整列方向の一方から数えて同じ順番の第２のレンズ面１２・発光素子８同士の整列方向における位置が互いに一致している。ただし、このような位置の一致は、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置を揃えるような構成を採る場合には、光学的に対応しない発光素子８の列と第２のレンズ面１２の列との間においても成立することになる。なお、図１においては、上から数えて第１列目の第２のレンズ面１２が、右から数えて第２列目の発光素子８に光学的に対応しているとともに、上から第２列目の第２のレンズ面１２が、右から第１列目の発光素子８に光学的に対応している。なお、図５に示すように、整列方向および並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、図１に示すように、各第２のレンズ面１２の光軸ＯＡ（２）は、各第２のレンズ面１２にそれぞれ光学的に対応する（光を結合させる関係にある）各光ファイバ６の端面６ａ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２のレンズ面１２の光軸ＯＡ（２）は、左端面４ａに直交するようにする。
【００４８】
このような各列の第２のレンズ面１２には、図１に示すように、第３の傾斜面１６に入射した後に第２のレンズ部材４の内部の光路上を進行した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが入射する。より具体的には、第２のレンズ面１２の列に属する任意の１つの第２のレンズ面１２には、光学的に対応する発光素子８の列に属する各発光素子８のうちの整列方向の一方から数えて任意の１つの第２のレンズ面１２と同じ順番の発光素子８の出射光が、同じ順番の第１のレンズ面１１を経由して入射する。このとき、各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａの中心軸は、対応する各列の第２のレンズ面１２の光軸ＯＡ（２）と一致することが望ましい。そして、各列の第２のレンズ面１２は、入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを、収束させて各列の第２のレンズ面１２に対応する各列の光ファイバ６の端面６ａに向けてそれぞれ出射させる。
【００４９】
このようにして、各列の発光素子８と各列の光ファイバ６の端面６ａとが各列の第１のレンズ面１１および各列の第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。
【００５０】
さらに、図１に示すように、レンズアレイ２は、第２の傾斜面１５上に全面形成された厚みが薄い反射／透過層１７を有している。この反射／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、第２の傾斜面１５上にコーティングすることによって形成してもよい。この場合に、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場合には、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。
【００５１】
このような反射／透過層１７には、図１に示すように、第２の傾斜面１５に内部入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが直ちに入射する。そして、反射／透過層１７は、入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを、所定の反射率で、各列の発光素子８にそれぞれ対応する各列の発光素子８ごとのモニタ光Ｍとして、各モニタ光Ｍに対応する各列の第３のレンズ面１３側（下方）に向かって反射させるとともに、所定の透過率で、第３の傾斜面１６側（左方）に透過させる。このとき、反射／透過層１７の厚みが薄いことによって、反射／透過層１７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の反射率を２０％、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。
【００５２】
このようにして反射／透過層１７によって反射された各列の発光素子８ごとのモニタ光Ｍは、第１のレンズ部材３の内部の光路上を進行した後に、対応する各列の第３のレンズ面１３に内部入射する。そして、各列の第３のレンズ面１３からこれらに対応する各列の受光素子９に向けてそれぞれ出射される。
【００５３】
一方、図１に示すように、反射／透過層１７と第３の傾斜面１６との間には、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等の透光性の接着材からなる充填材１８が充填されている。したがって、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４とは、充填材１８の接着力によって互いに接着（接合）されている。また、充填材１８は、第１のレンズ部材３および第２のレンズ部材４との屈折率差が所定値以下とされている。この屈折率差は、好ましくは０．０１以下とされ、より好ましくは、０．００５以下とされている。例えば、第１のレンズ部材３および第２のレンズ部材４を、ポリエステルとしての大阪ガスケミカル社製のＯＫＰ４ＨＴによって形成する場合には、充填材１８を、紫外線硬化性樹脂としての大阪ガスケミカル社製のＥＡ−０２００によって形成してもよい。この場合には、第１のレンズ部材３、第２のレンズ部材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１．６１とすることができる。
【００５４】
このような充填材１８には、図１に示すように、反射／透過層１７によって透過された各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが直ちに入射する。このとき、充填材１８に対する各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａの入射方向は、反射／透過層１７に対する各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａの入射方向と同一とみなすことができる。これは、反射／透過層１７が非常に薄く、この層１７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。
【００５５】
このようにして充填材１８に入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａは、充填材１８の内部の光路上を第３の傾斜面１６側に向かって進行する。このとき、充填材１８と第１のレンズ部材３との屈折率差が十分に小さいことによって、各列の発光素子８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。
【００５６】
次いで、充填材１８の内部の光路上を僅かな距離だけ進行した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａは、第３の傾斜面１６に入射する。このとき、充填材１８と第２のレンズ部材４との屈折率差が十分に小さいことによって、各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが第３の傾斜面１６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。
【００５７】
そして、このようにして第３の傾斜面１６に入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａは、前述のように、各列の第２のレンズ面１２によって、各列の光ファイバ６の端面６ａに向けてそれぞれ出射される。
【００５８】
このような構成によれば、各列の第１のレンズ面１１に入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを、第１の傾斜面１４において全反射させた後に反射／透過層１７によって第３の傾斜面１６側および各列の第３のレンズ面１３側にそれぞれ分光させることができる。そして、第３の傾斜面１６側に分光（透過）された各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを、各列の第２のレンズ面１２によって各列の光ファイバ６の端面６ａ側に出射させ、各列の第３のレンズ面１３側に十分な反射率で分光（反射）された各列の発光素子８ごとのモニタ光Ｍを、各列の第３のレンズ面１３によって各列の受光素子９側に出射させることができる。これにより、各列の発光素子８と各列の光ファイバ６の端面６ａとの光学的な結合を適正に行うことができるとともにモニタ光を確実かつ効率的に得ることができ、多チャンネル（２４ｃｈ）の光送信を安定的に行うことができる。また、第２の傾斜面１５と第３の傾斜面１６との間隙部を、反射／透過層１７の配置（すなわち、分光）および充填材１８の配置（すなわち、レンズ部材の接合）に利用し、なおかつ、全反射機能１４と分光機能１７とを１つの部材３上の互いに近い位置に集約させることによって、コンパクトかつ容易な設計が可能となる。さらに、第１のレンズ部材３および第２のレンズ部材４と充填材１８との屈折率差を所定値以下に形成することで、第１のレンズ部材３における第１の傾斜面１４と第２の傾斜面１５との間の光路と第２のレンズ部材４の光路との直線性を確保することができるので、製品検査の際に各列の第２のレンズ面１２に入射するレーザ光Ｌａが各レンズ面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を要する箇所を削減することができ、製造の容易化に寄与することができる。具体的には、仮に、第１の傾斜面１４と第２の傾斜面１５との間の光路と第２のレンズ部材４の光路との直線性を確保できない構成の場合には、第２のレンズ面１２に対する入射光の軸ずれを許容限度内に補正するために、第２の傾斜面１５および第３の傾斜面１６の傾斜角の調整を要する場合がある。これに対して、本実施形態においては、第１の傾斜面１４における全反射方向が適正に確保されていれば、第２の傾斜面１５および第３の傾斜面１６に最適な角度を設定し直すような煩雑な寸法調整は要しない。また、前述のように、第１のレンズ部材３および第２のレンズ部材４を同一の材料によって形成すれば、両レンズ部材３、４の屈折率を統一することによって更に容易な設計が可能となるとともに、同一の材料を用いることによって更なるコストの削減が可能となる。さらに、本実施形態においては、充填材１８が接着剤を兼ねることによって、部品点数を削減することができる。
【００５９】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図１に示すように、第３の傾斜面１６が、充填材１８を充填させる空間を確保するように第３の傾斜面１６の外側の面２０よりも凹入形成された凹入面とされ、このことによって、外側の面２０が、第３の傾斜面１６よりも第１のレンズ部材３側に突出された段差面２０とされている。図１に示すように、段差面２０は、第２の傾斜面１５に対して平行とされている。一方、第２の傾斜面１５は、第３の傾斜面１６および段差面２０に対応する範囲にわたって平坦な面に形成されている。そして、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４とは、段差面２０と第２の傾斜面１５とを当接させた状態で接合されている。
【００６０】
このような構成によれば、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４との接合を、両レンズ部材３、４を互いに当接させつつ安定的に行うことができる。
【００６１】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図１および図２に示すように、第１の傾斜面１４の傾斜角が、第１のレンズ部材３の下端面３ａを基準（０°）として同各図における時計回りに４５°とされている。また、本実施形態においては、第２の傾斜面１５の傾斜角が、下端面３ａを基準として同各図における反時計回りに４５°とされている。すなわち、第２の傾斜面１５は、第１の傾斜面１４に対して直角をなしている。一方、図１および図３に示すように、第３の傾斜面１６の傾斜角は、第２のレンズ部材４の左端面４ａを基準として同各図における時計回りに４５°とされている。
【００６２】
このような構成によれば、第１〜第３の傾斜面１４〜１６を４５°の傾斜面に形成することによって、各傾斜面１４〜１６の寸法精度の測定を簡便に行うことができ、取り扱い性を向上させることができる。また、第１の傾斜面１４における反射角を９０°にすることができるため、光路設計が更に容易となる。
【００６３】
上記構成以外にも、図１および図４に示すように、第１のレンズ部材３は、光電変換装置５を保持するためのデバイス側周状凸部２１を有している。このデバイス側周状凸部２１は、下端面３ａを四方から包囲するようにして下端面３ａおよび第１のレンズ面１１よりも光電変換装置５側（図１における下方）に突出するように形成されているとともに、先端面（下端面）において光電変換装置５を当接保持するようになっている。なお、デバイス側周状凸部２１の先端面は、面一かつ下端面３ａに平行とされている。一方、図１および図５に示すように、第２のレンズ部材４は、光ファイバ６を保持するためのファイバ側周状凸部２２を有している。このファイバ側周状凸部２２は、左端面４ａを四方から包囲するようにして左端面４ａおよび第２のレンズ面１２よりも光ファイバ６側（図１における左方）に突出するように形成されているとともに、先端面（左端面）において光ファイバ６（コネクタ１０）を当接保持するようになっている。なお、ファイバ側周状凸部２２の先端面は、面一かつ左端面４ａに平行とされている。この他にも、第１のレンズ部材３および光電変換装置５（半導体基板７）には、互いに機械的または光学的に係合することによってレンズアレイ２に対する光電変換装置５の位置決めを行うための位置決め手段が形成されていてもよい。この位置決め手段としては、第１のレンズ部材３および光電変換装置５のいずれか一方に形成されたピンと、他方に形成されたピン挿入用の孔または穴との組合わせや、第１のレンズ部材３および光電変換装置５の所定の位置に形成された光学的に検出可能なマーク等を挙げることができる。同様に、第２のレンズ部材４および光ファイバ６（コネクタ１０）にも、互いに機械的または光学的に係合することによってレンズアレイ２に対する光ファイバ６の位置決めを行うための位置決め手段（ピンと孔／穴との組合わせや光学マーク等）が形成されていてもよい。なお、図１、３、５には、位置決め手段の一例として、第２のレンズ部材４に形成されたピン３０が示されている。
【００６４】
更に、前述した構成以外にも、本発明には、種々の変形例を適用することができる。
【００６５】
（第１の変形例）
例えば、前述のように第３の傾斜面１６を凹入面に形成する代わりに、図６に示すように、第２の傾斜面１５を凹入面に形成してもよい。ただし、この場合には、図６に示すように、第２の傾斜面１５の外側に、第２の傾斜面１５よりも第２のレンズ部材４側に突出された段差面２０が形成されることになる。また、図６に示すように、第３の傾斜面１６は、第２の傾斜面１５および段差面２０に対応する範囲にわたって平坦な面に形成するとともに、第３の傾斜面１６上に反射／透過層１７を形成する。
【００６６】
このような構成においても、充填材１８の充填空間を確保することができるとともに、第３の傾斜面１６と段差面２０とを当接させることによって、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４との接合を安定的に行うことができる。
【００６７】
（第２の変形例）
また、図７に示すように、第１のレンズ部材３および第２のレンズ部材４に、第２の傾斜面１５および段差面２０以外の当接面を追加してもよい。すなわち、図７に示すように、本変形例において、第１のレンズ部材３は、デバイス側周状凸部２１の左端部から左方に延出された延出部２３を有しており、この延出部２３の上端面２３ａは、第２の傾斜面１５の下端部から左方に延出された第１のレンズ部材３側の当接面２３ａとされている。一方、図７に示すように、ファイバ側周状凸部２２の下端面２２ａは、段差面２０の下端部から左方に延出された第２のレンズ部材４側の当接面２２ａとされている。そして、これら第１のレンズ部材３側の当接面２３ａと第２のレンズ部材４側の当接面２２ａとは、第２の傾斜面１５および段差面２０に対して所定の角度を有した状態で互いに当接している。
【００６８】
このような構成によれば、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４とが、全体的にくの字状の当接面を介して安定的に当接することができるので、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４との接合を更に安定的かつ高精度に行うことができる。
【００６９】
なお、第１のレンズ部材３側に延出部２３を形成する代わりに、第２のレンズ部材４側に、ファイバ側周状凸部２２の下端部から下方に延出する延出部を形成し、この延出部の右端面を、第２のレンズ部材４側の当接面としてもよい。この場合には、延出部を有しない状態のデバイス側周状凸部２１の左端面を、第１のレンズ部材３側の当接面とすればよい。
【００７０】
（第３の変形例）
さらに、図８に示すような光信号の受信にも対応した構成を採用してもよい。すなわち、図８に示すように、各列の光ファイバ６の下部近傍には、複数の受信用の光ファイバ６’が、紙面垂直方向に沿って整列配置されている。また、図８に示すように、第２のレンズ部材４の左端面４ａにおける受信用の光ファイバ６’の端面６ａ’に臨む位置には、受信用の光ファイバ６’と同数の受信用の第４のレンズ面２４が、紙面垂直方向に沿って整列形成されている。さらに、図８に示すように、第２の傾斜面１５の下端部は、反射／透過層１７の下端部よりも延長されている。さらにまた、図８に示すように、第１のレンズ部材３の下端面３ａには、受信用の光ファイバ６’と同数の受信用の第５のレンズ面２５が、紙面垂直方向に沿って整列形成されている。また、図８に示すように、光電変換装置５は、受信用の光ファイバ６’と同数の受信用の受光素子２７を備えている。
【００７１】
このような構成によれば、受信用の光ファイバ６’の端面６ａ’から出射された受信用のレーザ光Ｌａ’を、第４のレンズ面２４において収束させ、第３の傾斜面１６、充填材１８および第２の傾斜面１５の延長部を順次透過（直進）させた後に、第１の傾斜面１４において第５のレンズ面２５側に全反射させ、そして、第５のレンズ面２５において収束させて受信用の受光素子２７に適正に結合させることができる。
【００７２】
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。
【００７３】
例えば、発光素子８、受光素子９、第１〜第３のレンズ面１１〜１３は、３列以上設けてもよい。また、第４のレンズ面２４および第５のレンズ面２５は、２列以上設けてもよい。さらに、本発明は、光導波路等の光ファイバ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】
【００７４】
１ 光モジュール
２ レンズアレイ
３ 第１のレンズ部材
４ 第２のレンズ部材
５ 光電変換装置
６ 光ファイバ
８ 発光素子
９ 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 第１の傾斜面
１５ 第２の傾斜面
１６ 第３の傾斜面
１７ 反射／透過層
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、システム装置内または装置間もしくは光モジュール間において信号を高速に伝送する技術として、いわゆる光インターコネクションの適用が広まっている。ここで、光インターコネクションとは、光部品をあたかも電気部品のように扱って、パソコン、車両または光トランシーバなどに用いられるマザーボードや回路基板等に実装する技術をいう。
【０００３】
このような光インターコネクションに用いられる光モジュールには、例えば、メディアコンバータやスイッチングハブの内部接続、光トランシーバ、医療機器、テスト装置、ビデオシステム、高速コンピュータクラスタなどの装置内や装置間の部品接続等の様々な用途がある。
【０００４】
そして、この種の光モジュールに適用される光学部品としては、マルチチャンネルの光通信をコンパクトな構成で実現するのに有効なものとして、複数の小径のレンズが整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。
【０００５】
ここで、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、光伝送体としての複数の光ファイバが取り付け可能とされていた。
【０００６】
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送信を行うことが可能とされていた。
【０００７】
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。
【０００８】
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、本発明者によって、例えば、特許文献１に示すような提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２６２２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載のレンズアレイは、反射／透過面における透過とフレネル反射とを利用して、発光素子から出射された光を光ファイバの端面に結合する光とモニタ光とに分光することによって、モニタ光を確実に得ることができるようになっている。
【００１１】
本発明者は、このような特許文献１に記載のレンズアレイの利点を更に向上させるべく鋭意研究を行った結果、モニタ光の効率的な取得、コンパクト化および多チャンネル化により好適な本発明をなすに至った。
【００１２】
本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、モニタ光を効率的に得ることができ、更なる小型化および多チャンネル化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】
【００１３】
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、複数の発光素子およびこれらから発光された光をモニタするための各発光素子ごとのモニタ光をそれぞれ受光する複数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、前記光電変換装置として、前記発光素子が所定の第１の方向に沿って複数整列されてなる前記発光素子の列が、前記第１の方向に直交する所定の第２の方向に沿って複数列並列されるとともに、前記複数列の発光素子に対して前記第２の方向側であって前記光伝送体側の位置に、前記受光素子が前記第１の方向に沿って複数整列されてなる前記受光素子の列が、前記第２の方向に沿って複数列並列されたものが配置され、前記光電変換装置に対して前記第１の方向および前記第２の方向に直交する第３の方向において臨む第１のレンズ部材と、この第１のレンズ部材に接合され、前記光伝送体の端面に対して前記第２の方向において臨む第２のレンズ部材とを備え、前記第１のレンズ部材は、前記光電変換装置に臨む面に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第２の方向に沿って複数列並列形成され、前記複数列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列の第１のレンズ面と、前記光電変換装置に臨む面における前記複数列の第１のレンズ面に対して前記第２の方向側であって前記光伝送体側の位置に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第２の方向に沿って複数列並列形成され、前記第１のレンズ部材の内部側から入射した前記複数列の発光素子ごとのモニタ光を前記複数列の受光素子に向けてそれぞれ出射させる複数列の第３のレンズ面と、前記光電変換装置に臨む面に対して前記光電変換装置と反対側に配置され、前記光電変換装置に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光伝送体側に傾斜するような所定の傾斜角を有し、前記複数列の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数列の発光素子ごとの光を前記光伝送体側に向けて全反射させる第１の傾斜面と、前記光電変換装置に臨む面に対して前記光電変換装置と反対側であって、前記第１の傾斜面に対して前記光伝送体側に配置され、前記光電変換装置に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光伝送体と反対側に傾斜するような所定の傾斜角を有し、前記第１の傾斜面によって全反射された前記複数列の発光素子ごとの光が入射する第２の傾斜面とを有し、前記第２のレンズ部材は、前記光伝送体の端面に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光電変換装置と反対側に傾斜するような所定の傾斜角を有するとともに、前記第２の傾斜面に対して所定の間隙をもって臨み、前記第２の傾斜面に入射した前記複数列の発光素子ごとの光が入射する第３の傾斜面と、前記光伝送体の端面に臨む面に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第３の方向に沿って複数列並列形成され、前記第３の傾斜面に入射した前記複数列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列の第２のレンズ面とを有し、前記第２の傾斜面と前記第３の傾斜面との間には、前記第１のレンズ部材および前記第２のレンズ部材との屈折率差が所定値以下とされた充填材が充填され、前記第２の傾斜面上または前記第３の傾斜面上には、前記第２の傾斜面に入射した前記複数列の発光素子ごとの光を、所定の反射率で前記複数列の発光素子ごとのモニタ光として前記複数列の第３のレンズ面側に反射させるとともに、所定の透過率で前記第３の傾斜面側に透過させる反射／透過層が形成されている点にある。
【００１４】
そして、この請求項１に係る発明によれば、複数列の第１のレンズ面に入射した複数列の発光素子ごとの光を、第１の傾斜面において全反射させた後に反射／透過層によって第３の傾斜面側および複数列の第３のレンズ面側にそれぞれ分光させ、第３の傾斜面側に分光された複数列の発光素子ごとの光を、複数列の第２のレンズ面によって光伝送体の端面側に出射させることができるとともに、複数列の第３のレンズ面側に十分な反射率で分光された複数列の発光素子ごとのモニタ光を、複数列の第３のレンズ面によって複数列の受光素子側に出射させることができる。これにより、複数列の発光素子と光伝送体の端面との光学的な結合を適正に行うことができるとともにモニタ光を確実かつ効率的に得ることができ、また、第２の傾斜面と第３の傾斜面との間隙部を、反射／透過層および充填材の配置に利用することによって、コンパクトな構成を実現することが可能となる。さらに、第１のレンズ部材および第２のレンズ部材と充填材との屈折率差を所定値以下に形成することで、第１のレンズ部材における第１の傾斜面と第２の傾斜面との間の光路と第２のレンズ部材の光路との直線性を確保することができるので、製品検査の際に複数列の第２のレンズ面に入射する光が各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削減することができ、ひいては、製造の容易化に寄与することができる。
【００１５】
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、前記第３の傾斜面は、前記充填材を充填させる空間を確保するように凹入形成された凹入面とされ、前記第２のレンズ部材は、前記第３の傾斜面の外側に、前記第３の傾斜面よりも前記第１のレンズ部材側に突出されるとともに前記第２の傾斜面に平行とされた段差面を有し、前記第２の傾斜面は、前記第３の傾斜面および前記段差面に対応する範囲にわたって平坦な面に形成され、前記反射／透過層は、前記第２の傾斜面上に形成され、前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記段差面と前記第２の傾斜面とを当接させた状態で接合されている点にある。
【００１６】
そして、この請求項２に係る発明によれば、充填材の配置空間を簡易な構成によって確保することができ、また、全反射機能（第１の傾斜面）と分光機能（反射／透過層）とを同一部材（第１のレンズ部材）上に集約させることによって更に容易な設計が可能となり、さらに、段差面と第２の傾斜面とを当接させることによって第１のレンズ部材と第２のレンズ部材との接合を安定的に行うことができる。
【００１７】
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２の傾斜面は、前記充填材を充填させる空間を確保するように凹入形成された凹入面とされ、前記第１のレンズ部材は、前記第２の傾斜面の外側に、前記第２の傾斜面よりも前記第２のレンズ部材側に突出されるとともに前記第３の傾斜面に平行とされた段差面を有し、前記第３の傾斜面は、前記第２の傾斜面および前記段差面に対応する範囲にわたって平坦な面に形成され、前記反射／透過層は、前記第３の傾斜面上に形成され、前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記段差面と前記第３の傾斜面とを当接させた状態で接合されている点にある。
【００１８】
そして、この請求項３に係る発明によれば、充填材の配置空間を簡易な構成によって確保することができ、また、段差面と第３の傾斜面とを当接させることによって第１のレンズ部材と第２のレンズ部材との接合を安定的に行うことができる。
【００１９】
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２または３において、更に、前記第１のレンズ部材および前記第２のレンズ部材には、前記段差面およびこれに当接する前記傾斜面のそれぞれから延出され、前記段差面および前記傾斜面に対して所定の角度を有した状態で互いに当接する前記第１のレンズ部材側の当接面および前記第２レンズ部材側の当接面がそれぞれ形成されている点にある。
【００２０】
そして、この請求項４に係る発明によれば、第１のレンズ部材側の当接面と第２レンズ部材側の当接面とを当接させることによって、第１のレンズ部材と第２のレンズ部材との接合を更に安定的かつ高精度に行うことができる。
【００２１】
また、請求項５に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜４のいずれか１項において、更に、前記充填材は、透光性の接着材からなり、前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記充填材によって接合されている点にある。
【００２２】
そして、この請求項５に係る発明によれば、充填材が接着材を兼ねることによって、第１のレンズ部材と第２のレンズ部材とを確実に接合することができるとともに部品点数を削減することができる。
【００２３】
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、前記第１の傾斜面は、前記光電変換装置に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように形成され、前記第２の傾斜面は、前記第１の傾斜面に対して直角かつ前記光電変換装置に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように形成され、前記第３の傾斜面は、前記光伝送体の端面に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように形成されている点にある。
【００２４】
そして、この請求項６に係る発明によれば、第１〜第３の傾斜面を４５°の傾斜面に形成することによって、各傾斜面の寸法精度の測定を簡便に行うことができ、取り扱い性を向上させることができる。
【００２５】
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、前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、同一の材料によって形成されている点にある。
【００２６】
そして、この請求項７に係る発明によれば、第１のレンズ部材と第２のレンズ部材との屈折率を統一することによって更に容易な設計が可能となるとともに、同一の材料を用いることによって更なるコストの削減が可能となる。
【００２７】
また、請求項８に係る光モジュールの特徴は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のレンズアレイと、請求項１に記載の光電変換装置とを備えた点にある。
【００２８】
そして、この請求項８に係る発明によれば、複数列の発光素子と光伝送体の端面との光学的な結合を適正に行うことができるとともにモニタ光を確実かつ効率的に得ることができ、また、第２の傾斜面と第３の傾斜面との間隙部を、反射／透過層および充填材の配置に利用することによって、コンパクトな構成を実現することが可能となり、さらに、第１のレンズ部材における第１の傾斜面と第２の傾斜面との間の光路と第２のレンズ部材の光路との直線性を確保して、製品検査の際に複数列の第２のレンズ面に入射する光が各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削減することができるので、製造の容易化に寄与することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、モニタ光を効率的に得ることができ、更なる小型化および多チャンネル化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る光モジュールの実施形態を示す概略構成図
【図２】本発明に係るレンズアレイの実施形態において、第１レンズ部材を示す縦断面図
【図３】本発明に係るレンズアレイの実施形態において、第２レンズ部材を示す縦断面図
【図４】図２の下面図
【図５】図３の左側面図
【図６】本発明の第１の変形例を示す図
【図７】本発明の第２の変形例を示す図
【図８】本発明の第３の変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００３２】
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した概略構成図である。また、図２は、レンズアレイ２を構成する第１のレンズ部材３の縦断面図である。さらに、図３は、第１のレンズ部材３に接合された状態で第１のレンズ部材３とともにレンズアレイ２を構成する第２のレンズ部材４の縦断面図である。さらにまた、図４は、図２の下面図である。また、図５は、図３の左側面図である。
【００３３】
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５と光伝送体としての光ファイバ６との間に配置されるようになっている。
【００３４】
ここで、光電変換装置５は、半導体基板７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８を有しており、これらの発光素子８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、各発光素子８によるレーザ光Ｌａの出射方向は、本発明における第３の方向に相当する。また、発光素子８は、所定の第１の方向としての図１における紙面垂直方向に沿って等ピッチで複数（本実施形態においては１２個）整列されることによって発光素子８の列（一列）をなすとともに、このような発光素子８の列が所定の第２の方向としての図１における横方向に沿って複数列（本実施形態においては２列）並列されるようにして形成されている。なお、本実施形態においては、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の個数が同一とされているとともに、各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置が一致しているが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。さらに、図１に示すように、光電変換装置５は、半導体基板７におけるレンズアレイ２に臨む面であって、複数列の発光素子８に対して第２の方向側かつ光伝送体側の位置としての図１における左方近傍位置に、複数列の発光素子８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８と同数の受光素子９を有している。受光素子９は、発光素子８と同様に、図１における紙面垂直方向に沿って等ピッチで複数（１２個）整列されることによって受光素子９の列をなすとともに、このような受光素子９の列が図１における横方向に沿って複数列（２列）並列されるようにして形成されている。また、各列の受光素子９は、光学的に対応する（光をモニタする関係にある）発光素子８の列との間において、整列方向の一方から数えて同じ順番の素子８，９同士の整列方向における位置が互いに一致している。ただし、このような位置の一致は、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置を揃える（一致させる）ような構成を採る場合には、光学的に対応しない発光素子８の列と受光素子９の列との間においても成立することになる。なお、図１においては、右から数えて第１列目の発光素子８に、左から数えて第１列目の受光素子９が光学的に対応しているとともに、右から第２列目の発光素子８に、左から第２列目の受光素子９が光学的に対応している。受光素子９は、フォトディテクタであってもよい。さらに、図示はしないが、光電変換装置５には、受光素子９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８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５は、図１に示すように、半導体基板７を第１のレンズ部材３に当接させた状態で、第１のレンズ部材３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５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第１のレンズ部材３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。
【００３５】
また、本実施形態における光ファイバ６は、発光素子８および受光素子９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複数本（１２本）整列されて列をなすとともに、この列が図１における縦方向（第３の方向）に沿って複数列（２列）並列されるように配置されている。これら複数列の光ファイバ６は、光学的に対応する（光が結合する関係にある）発光素子８の列との間において、整列方向の一方から数えて同じ順番の光ファイバ６・発光素子８同士の整列方向における位置が互いに一致している。ただし、このような位置の一致は、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置を揃えるような構成を採る場合には、光学的に対応しない発光素子８の列と光ファイバ６の列との間においても成立することになる。なお、図１においては、上から数えて第１列目の光ファイバ６が、右から第２列目の発光素子８に光学的に対応しているとともに、上から第２列目の光ファイバ６の列が、右から第１列目の発光素子８に光学的に対応している。各列の光ファイバ６は、例えば、互いに同寸法のマルチモード方式の光ファイバ６とされているとともに、その端面６ａ側の部位がＭＴ（Mechanically Transferable）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。このような複数列の光ファイバ６は、図１に示すように、光コネクタ１０における第２のレンズ部材４側の端面を第２のレンズ部材４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）によって第２のレンズ部材４に取付けられるようになっている。
【００３６】
そして、レンズアレイ２は、このようにして光電変換装置５と光ファイバ６との間に配置された状態で、複数列の発光素子８と対応する複数列の光ファイバ６の端面６ａとを光学的に結合させるようになっている。
【００３７】
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、第１のレンズ部材３は、透光性材料（例えば、樹脂材料）からなり、その縦断面の外形が略三角形状に形成されている。図１に示すように、第１のレンズ部材３の下端面３ａは、光電変換装置５に対して上方から臨む面となっており、この下端面３ａには、発光素子８と同数の平面円形状の第１のレンズ面（凸レンズ面）１１が形成されている。ここで、図２および図４に示すように、第１のレンズ面１１は、図２における紙面垂直方向（図４における縦方向）に沿って等ピッチで複数（１２個）整列されることによって第１のレンズ面１１の列をなすとともに、このような列が図２および図４における横方向に沿って複数列（２列）並列されるようにして形成されている。各列の第１のレンズ面１１は、同寸法に形成されているとともに、光学的に対応する（光が入射する関係にある）発光素子８の列との間において、整列方向の一方から数えて同じ順番の第１のレンズ面１１・発光素子８同士の整列方向における位置が互いに一致している。ただし、このような位置の一致は、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置を揃えるような構成を採る場合には、光学的に対応しない発光素子８の列と第１のレンズ面１１の列との間においても成立することになる。なお、図１においては、右から数えて第１列目の第１のレンズ面１１が、これらに下方から正対する右から数えて第１列目の発光素子８に光学的に対応しているとともに、右から第２列目の第１のレンズ面１１が、これらに下方から正対する右から第２列目の発光素子８に光学的に対応している。なお、図４に示すように、整列方向（縦方向）および並列方向（横方向）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の光軸ＯＡ（１）は、各第１のレンズ面１１にそれぞれ光学的に対応する各発光素子８から出射されるレーザ光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の光軸ＯＡ（１）は、下端面３ａに直交するようにする。
【００３８】
このような各列の第１のレンズ面１１には、図１に示すように、光学的に対応する発光素子８の列ごとに出射されたレーザ光Ｌａが入射する。より具体的には、第１のレンズ面１１の列に属する任意の１つの第１のレンズ面１１には、光学的に対応する発光素子８の列に属する各発光素子８のうちの整列方向の一方から数えて任意の１つの第１のレンズ面１１と同じ順番の１つの発光素子８の出射光が入射する。そして、各列の第１のレンズ面１１は、入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを第１のレンズ部材３の内部（上方）へと進行させる。なお、各列の第１のレンズ面１１は、入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａをコリメートさせてもよいし、または、収束させてもよい。あるいは、第１のレンズ面１１を凹レンズ面に形成して、入射したレーザ光Ｌａを発散させるようにしてもよい。
【００３９】
また、第１のレンズ部材３の下端面３ａ上であって、各列の第１のレンズ面１１に対する左方近傍位置には、発光素子８と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。ここで、図２および図４に示すように、第３のレンズ面１３は、図２における紙面垂直方向（図４における縦方向）に沿って等ピッチで複数（１２個）整列されることによって第３のレンズ面１３の列をなすとともに、このような列が図２および図４における横方向に沿って複数列（２列）並列されるようにして形成されている。各列の第３のレンズ面１３は、同寸法に形成されているとともに、光学的に対応する（光が入射する関係にある）発光素子８の列との間において、整列方向の一方から数えて同じ順番の第３のレンズ面１３・発光素子８同士の整列方向における位置が互いに一致している。ただし、このような位置の一致は、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置を揃えるような構成を採る場合には、光学的に対応しない発光素子８の列と第３のレンズ面１３の列との間においても成立することになる。なお、図１においては、左から数えて第１列目の第３のレンズ面１３が、右から数えて第１列目の発光素子８に光学的に対応しているとともに、左から第２列目の第３のレンズ面１３が、右から第２列目の発光素子８に光学的に対応している。なお、図４に示すように、整列方向および並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、各列の第３のレンズ面１３の光軸ＯＡ（３）は、各列の第３のレンズ面１３にそれぞれ光学的に対応する（光を結合させる関係にある）各列の受光素子９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、各列の第３のレンズ面１３の光軸ＯＡ（３）は、下端面３ａに直交するようにする。
【００４０】
このような各列の第３のレンズ面１３には、図１に示すように、第１のレンズ部材３の内部側（上方）から各列の第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各列の発光素子８ごとのモニタ光Ｍが入射する。そして、各列の第３のレンズ面１３は、入射した各列の発光素子８ごとのモニタ光Ｍを、収束させて各列の第３のレンズ面１３に光学的に対応する各列の受光素子９に向けてそれぞれ出射させる。なお、モニタ光Ｍを発生させる手段については後述する。
【００４１】
さらに、図１に示すように、第１のレンズ部材３は、下端面３ａに対して光電変換装置５と反対側（上側）に配置された第１の傾斜面１４を有している。図１に示すように、第１の傾斜面１４は、これの下端部が下端面３ａにおける右端部の近傍に配置されているとともに、下端面３ａに対して、下端面３ａから上方に離間するにしたがって光ファイバ６側（左側）に傾斜するような所定の傾斜角を有している。
【００４２】
このような第１の傾斜面１４には、図１に示すように、各列の第１のレンズ面１１にそれぞれ入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが、第１のレンズ部材３の内部の光路上を進行した後に、臨界角より大きな入射角で下方から内部入射する。そして、第１の傾斜面１４は、内部入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを、光ファイバ６側（左方）に向けて全反射させる。
【００４３】
さらにまた、図１に示すように、第１のレンズ部材３は、下端面３ａに対して光電変換装置５と反対側（上側）であって、第１の傾斜面１４に対して光ファイバ６側（左側）に配置された第２の傾斜面１５を有している。図１に示すように、第２の傾斜面１５は、これの下端部が下端面３ａにおける左端部の近傍に配置されているとともに、上端部が第１の傾斜面１４の上端部に連接されている。また、図１に示すように、第２の傾斜面１５は、下端面３ａに対して、下端面３ａから上方に離間するにしたがって光ファイバ６と反対側（右側）に傾斜するような所定の傾斜角を有している。
【００４４】
このような第２の傾斜面１５には、図１に示すように、第１の傾斜面１４によって全反射されて第１のレンズ部材３の内部の光路上を進行した後の各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが右方から内部入射する。
【００４５】
一方、図１に示すように、第２のレンズ部材４は、透光性材料（例えば、樹脂材料）からなり、その縦断面の外形が略三角形状を呈しているとともに、その左端面４ａが、光ファイバ６の端面６ａに臨む面とされている。また、図１に示すように、第２のレンズ部材４は、第２の傾斜面１５に対して所定の間隙をもって臨む第３の傾斜面１６を有している。図１に示すように、第３の傾斜面１６は、これの下端部が、左端面４ａにおける下端部の近傍に配置されており、また、左端面４ａに対して、この左端面４ａから右方に離間するにしたがって光電変換装置５と反対側（上側）に傾斜するような所定の傾斜角を有している。なお、第３の傾斜面１６は、第２の傾斜面１５に対して平行に形成されていてもよい。
【００４６】
このような第３の傾斜面１６には、図１に示すように、第２の傾斜面１５に入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが右方から入射する。
【００４７】
また、図３および図５に示すように、第２のレンズ部材４の左端面４ａには、発光素子８と同数の平面円形状の第２のレンズ面（凸レンズ面）１２が形成されている。ここで、図３および図５に示すように、第２のレンズ面１２は、図３における紙面垂直方向（図５における横方向）に沿って等ピッチで複数（１２個）整列されることによって第２のレンズ面１２の列をなすとともに、このような列が図３および図５における縦方向に沿って複数列（２列）並列されるようにして形成されている。各列の第２のレンズ面１２は、同寸法に形成されているとともに、光学的に対応する（光が入射する関係にある）発光素子８の列との間において、整列方向の一方から数えて同じ順番の第２のレンズ面１２・発光素子８同士の整列方向における位置が互いに一致している。ただし、このような位置の一致は、発光素子８の各列同士の間で発光素子８の整列方向における位置を揃えるような構成を採る場合には、光学的に対応しない発光素子８の列と第２のレンズ面１２の列との間においても成立することになる。なお、図１においては、上から数えて第１列目の第２のレンズ面１２が、右から数えて第２列目の発光素子８に光学的に対応しているとともに、上から第２列目の第２のレンズ面１２が、右から第１列目の発光素子８に光学的に対応している。なお、図５に示すように、整列方向および並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、図１に示すように、各第２のレンズ面１２の光軸ＯＡ（２）は、各第２のレンズ面１２にそれぞれ光学的に対応する（光を結合させる関係にある）各光ファイバ６の端面６ａ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２のレンズ面１２の光軸ＯＡ（２）は、左端面４ａに直交するようにする。
【００４８】
このような各列の第２のレンズ面１２には、図１に示すように、第３の傾斜面１６に入射した後に第２のレンズ部材４の内部の光路上を進行した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが入射する。より具体的には、第２のレンズ面１２の列に属する任意の１つの第２のレンズ面１２には、光学的に対応する発光素子８の列に属する各発光素子８のうちの整列方向の一方から数えて任意の１つの第２のレンズ面１２と同じ順番の発光素子８の出射光が、同じ順番の第１のレンズ面１１を経由して入射する。このとき、各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａの中心軸は、対応する各列の第２のレンズ面１２の光軸ＯＡ（２）と一致することが望ましい。そして、各列の第２のレンズ面１２は、入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを、収束させて各列の第２のレンズ面１２に対応する各列の光ファイバ６の端面６ａに向けてそれぞれ出射させる。
【００４９】
このようにして、各列の発光素子８と各列の光ファイバ６の端面６ａとが各列の第１のレンズ面１１および各列の第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。
【００５０】
さらに、図１に示すように、レンズアレイ２は、第２の傾斜面１５上に全面形成された厚みが薄い反射／透過層１７を有している。この反射／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、第２の傾斜面１５上にコーティングすることによって形成してもよい。この場合に、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場合には、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。
【００５１】
このような反射／透過層１７には、図１に示すように、第２の傾斜面１５に内部入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが直ちに入射する。そして、反射／透過層１７は、入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを、所定の反射率で、各列の発光素子８にそれぞれ対応する各列の発光素子８ごとのモニタ光Ｍとして、各モニタ光Ｍに対応する各列の第３のレンズ面１３側（下方）に向かって反射させるとともに、所定の透過率で、第３の傾斜面１６側（左方）に透過させる。このとき、反射／透過層１７の厚みが薄いことによって、反射／透過層１７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の反射率を２０％、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。
【００５２】
このようにして反射／透過層１７によって反射された各列の発光素子８ごとのモニタ光Ｍは、第１のレンズ部材３の内部の光路上を進行した後に、対応する各列の第３のレンズ面１３に内部入射する。そして、各列の第３のレンズ面１３からこれらに対応する各列の受光素子９に向けてそれぞれ出射される。
【００５３】
一方、図１に示すように、反射／透過層１７と第３の傾斜面１６との間には、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等の透光性の接着材からなる充填材１８が充填されている。したがって、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４とは、充填材１８の接着力によって互いに接着（接合）されている。また、充填材１８は、第１のレンズ部材３および第２のレンズ部材４との屈折率差が所定値以下とされている。この屈折率差は、好ましくは０．０１以下とされ、より好ましくは、０．００５以下とされている。例えば、第１のレンズ部材３および第２のレンズ部材４を、ポリエステルとしての大阪ガスケミカル社製のＯＫＰ４ＨＴによって形成する場合には、充填材１８を、紫外線硬化性樹脂としての大阪ガスケミカル社製のＥＡ−０２００によって形成してもよい。この場合には、第１のレンズ部材３、第２のレンズ部材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１．６１とすることができる。
【００５４】
このような充填材１８には、図１に示すように、反射／透過層１７によって透過された各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが直ちに入射する。このとき、充填材１８に対する各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａの入射方向は、反射／透過層１７に対する各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａの入射方向と同一とみなすことができる。これは、反射／透過層１７が非常に薄く、この層１７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。
【００５５】
このようにして充填材１８に入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａは、充填材１８の内部の光路上を第３の傾斜面１６側に向かって進行する。このとき、充填材１８と第１のレンズ部材３との屈折率差が十分に小さいことによって、各列の発光素子８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。
【００５６】
次いで、充填材１８の内部の光路上を僅かな距離だけ進行した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａは、第３の傾斜面１６に入射する。このとき、充填材１８と第２のレンズ部材４との屈折率差が十分に小さいことによって、各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａが第３の傾斜面１６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。
【００５７】
そして、このようにして第３の傾斜面１６に入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａは、前述のように、各列の第２のレンズ面１２によって、各列の光ファイバ６の端面６ａに向けてそれぞれ出射される。
【００５８】
このような構成によれば、各列の第１のレンズ面１１に入射した各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを、第１の傾斜面１４において全反射させた後に反射／透過層１７によって第３の傾斜面１６側および各列の第３のレンズ面１３側にそれぞれ分光させることができる。そして、第３の傾斜面１６側に分光（透過）された各列の発光素子８ごとのレーザ光Ｌａを、各列の第２のレンズ面１２によって各列の光ファイバ６の端面６ａ側に出射させ、各列の第３のレンズ面１３側に十分な反射率で分光（反射）された各列の発光素子８ごとのモニタ光Ｍを、各列の第３のレンズ面１３によって各列の受光素子９側に出射させることができる。これにより、各列の発光素子８と各列の光ファイバ６の端面６ａとの光学的な結合を適正に行うことができるとともにモニタ光を確実かつ効率的に得ることができ、多チャンネル（２４ｃｈ）の光送信を安定的に行うことができる。また、第２の傾斜面１５と第３の傾斜面１６との間隙部を、反射／透過層１７の配置（すなわち、分光）および充填材１８の配置（すなわち、レンズ部材の接合）に利用し、なおかつ、全反射機能１４と分光機能１７とを１つの部材３上の互いに近い位置に集約させることによって、コンパクトかつ容易な設計が可能となる。さらに、第１のレンズ部材３および第２のレンズ部材４と充填材１８との屈折率差を所定値以下に形成することで、第１のレンズ部材３における第１の傾斜面１４と第２の傾斜面１５との間の光路と第２のレンズ部材４の光路との直線性を確保することができるので、製品検査の際に各列の第２のレンズ面１２に入射するレーザ光Ｌａが各レンズ面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を要する箇所を削減することができ、製造の容易化に寄与することができる。具体的には、仮に、第１の傾斜面１４と第２の傾斜面１５との間の光路と第２のレンズ部材４の光路との直線性を確保できない構成の場合には、第２のレンズ面１２に対する入射光の軸ずれを許容限度内に補正するために、第２の傾斜面１５および第３の傾斜面１６の傾斜角の調整を要する場合がある。これに対して、本実施形態においては、第１の傾斜面１４における全反射方向が適正に確保されていれば、第２の傾斜面１５および第３の傾斜面１６に最適な角度を設定し直すような煩雑な寸法調整は要しない。また、前述のように、第１のレンズ部材３および第２のレンズ部材４を同一の材料によって形成すれば、両レンズ部材３、４の屈折率を統一することによって更に容易な設計が可能となるとともに、同一の材料を用いることによって更なるコストの削減が可能となる。さらに、本実施形態においては、充填材１８が接着剤を兼ねることによって、部品点数を削減することができる。
【００５９】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図１に示すように、第３の傾斜面１６が、充填材１８を充填させる空間を確保するように第３の傾斜面１６の外側の面２０よりも凹入形成された凹入面とされ、このことによって、外側の面２０が、第３の傾斜面１６よりも第１のレンズ部材３側に突出された段差面２０とされている。図１に示すように、段差面２０は、第２の傾斜面１５に対して平行とされている。一方、第２の傾斜面１５は、第３の傾斜面１６および段差面２０に対応する範囲にわたって平坦な面に形成されている。そして、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４とは、段差面２０と第２の傾斜面１５とを当接させた状態で接合されている。
【００６０】
このような構成によれば、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４との接合を、両レンズ部材３、４を互いに当接させつつ安定的に行うことができる。
【００６１】
上記構成に加えて、更に、本実施形態においては、図１および図２に示すように、第１の傾斜面１４の傾斜角が、第１のレンズ部材３の下端面３ａを基準（０°）として同各図における時計回りに４５°とされている。また、本実施形態においては、第２の傾斜面１５の傾斜角が、下端面３ａを基準として同各図における反時計回りに４５°とされている。すなわち、第２の傾斜面１５は、第１の傾斜面１４に対して直角をなしている。一方、図１および図３に示すように、第３の傾斜面１６の傾斜角は、第２のレンズ部材４の左端面４ａを基準として同各図における時計回りに４５°とされている。
【００６２】
このような構成によれば、第１〜第３の傾斜面１４〜１６を４５°の傾斜面に形成することによって、各傾斜面１４〜１６の寸法精度の測定を簡便に行うことができ、取り扱い性を向上させることができる。また、第１の傾斜面１４における反射角を９０°にすることができるため、光路設計が更に容易となる。
【００６３】
上記構成以外にも、図１および図４に示すように、第１のレンズ部材３は、光電変換装置５を保持するためのデバイス側周状凸部２１を有している。このデバイス側周状凸部２１は、下端面３ａを四方から包囲するようにして下端面３ａおよび第１のレンズ面１１よりも光電変換装置５側（図１における下方）に突出するように形成されているとともに、先端面（下端面）において光電変換装置５を当接保持するようになっている。なお、デバイス側周状凸部２１の先端面は、面一かつ下端面３ａに平行とされている。一方、図１および図５に示すように、第２のレンズ部材４は、光ファイバ６を保持するためのファイバ側周状凸部２２を有している。このファイバ側周状凸部２２は、左端面４ａを四方から包囲するようにして左端面４ａおよび第２のレンズ面１２よりも光ファイバ６側（図１における左方）に突出するように形成されているとともに、先端面（左端面）において光ファイバ６（コネクタ１０）を当接保持するようになっている。なお、ファイバ側周状凸部２２の先端面は、面一かつ左端面４ａに平行とされている。この他にも、第１のレンズ部材３および光電変換装置５（半導体基板７）には、互いに機械的または光学的に係合することによってレンズアレイ２に対する光電変換装置５の位置決めを行うための位置決め手段が形成されていてもよい。この位置決め手段としては、第１のレンズ部材３および光電変換装置５のいずれか一方に形成されたピンと、他方に形成されたピン挿入用の孔または穴との組合わせや、第１のレンズ部材３および光電変換装置５の所定の位置に形成された光学的に検出可能なマーク等を挙げることができる。同様に、第２のレンズ部材４および光ファイバ６（コネクタ１０）にも、互いに機械的または光学的に係合することによってレンズアレイ２に対する光ファイバ６の位置決めを行うための位置決め手段（ピンと孔／穴との組合わせや光学マーク等）が形成されていてもよい。なお、図１、３、５には、位置決め手段の一例として、第２のレンズ部材４に形成されたピン３０が示されている。
【００６４】
更に、前述した構成以外にも、本発明には、種々の変形例を適用することができる。
【００６５】
（第１の変形例）
例えば、前述のように第３の傾斜面１６を凹入面に形成する代わりに、図６に示すように、第２の傾斜面１５を凹入面に形成してもよい。ただし、この場合には、図６に示すように、第２の傾斜面１５の外側に、第２の傾斜面１５よりも第２のレンズ部材４側に突出された段差面２０が形成されることになる。また、図６に示すように、第３の傾斜面１６は、第２の傾斜面１５および段差面２０に対応する範囲にわたって平坦な面に形成するとともに、第３の傾斜面１６上に反射／透過層１７を形成する。
【００６６】
このような構成においても、充填材１８の充填空間を確保することができるとともに、第３の傾斜面１６と段差面２０とを当接させることによって、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４との接合を安定的に行うことができる。
【００６７】
（第２の変形例）
また、図７に示すように、第１のレンズ部材３および第２のレンズ部材４に、第２の傾斜面１５および段差面２０以外の当接面を追加してもよい。すなわち、図７に示すように、本変形例において、第１のレンズ部材３は、デバイス側周状凸部２１の左端部から左方に延出された延出部２３を有しており、この延出部２３の上端面２３ａは、第２の傾斜面１５の下端部から左方に延出された第１のレンズ部材３側の当接面２３ａとされている。一方、図７に示すように、ファイバ側周状凸部２２の下端面２２ａは、段差面２０の下端部から左方に延出された第２のレンズ部材４側の当接面２２ａとされている。そして、これら第１のレンズ部材３側の当接面２３ａと第２のレンズ部材４側の当接面２２ａとは、第２の傾斜面１５および段差面２０に対して所定の角度を有した状態で互いに当接している。
【００６８】
このような構成によれば、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４とが、全体的にくの字状の当接面を介して安定的に当接することができるので、第１のレンズ部材３と第２のレンズ部材４との接合を更に安定的かつ高精度に行うことができる。
【００６９】
なお、第１のレンズ部材３側に延出部２３を形成する代わりに、第２のレンズ部材４側に、ファイバ側周状凸部２２の下端部から下方に延出する延出部を形成し、この延出部の右端面を、第２のレンズ部材４側の当接面としてもよい。この場合には、延出部を有しない状態のデバイス側周状凸部２１の左端面を、第１のレンズ部材３側の当接面とすればよい。
【００７０】
（第３の変形例）
さらに、図８に示すような光信号の受信にも対応した構成を採用してもよい。すなわち、図８に示すように、各列の光ファイバ６の下部近傍には、複数の受信用の光ファイバ６’が、紙面垂直方向に沿って整列配置されている。また、図８に示すように、第２のレンズ部材４の左端面４ａにおける受信用の光ファイバ６’の端面６ａ’に臨む位置には、受信用の光ファイバ６’と同数の受信用の第４のレンズ面２４が、紙面垂直方向に沿って整列形成されている。さらに、図８に示すように、第２の傾斜面１５の下端部は、反射／透過層１７の下端部よりも延長されている。さらにまた、図８に示すように、第１のレンズ部材３の下端面３ａには、受信用の光ファイバ６’と同数の受信用の第５のレンズ面２５が、紙面垂直方向に沿って整列形成されている。また、図８に示すように、光電変換装置５は、受信用の光ファイバ６’と同数の受信用の受光素子２７を備えている。
【００７１】
このような構成によれば、受信用の光ファイバ６’の端面６ａ’から出射された受信用のレーザ光Ｌａ’を、第４のレンズ面２４において収束させ、第３の傾斜面１６、充填材１８および第２の傾斜面１５の延長部を順次透過（直進）させた後に、第１の傾斜面１４において第５のレンズ面２５側に全反射させ、そして、第５のレンズ面２５において収束させて受信用の受光素子２７に適正に結合させることができる。
【００７２】
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。
【００７３】
例えば、発光素子８、受光素子９、第１〜第３のレンズ面１１〜１３は、３列以上設けてもよい。また、第４のレンズ面２４および第５のレンズ面２５は、２列以上設けてもよい。さらに、本発明は、光導波路等の光ファイバ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】
【００７４】
１ 光モジュール
２ レンズアレイ
３ 第１のレンズ部材
４ 第２のレンズ部材
５ 光電変換装置
６ 光ファイバ
８ 発光素子
９ 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 第１の傾斜面
１５ 第２の傾斜面
１６ 第３の傾斜面
１７ 反射／透過層
１８ 充填材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子およびこれらから発光された光をモニタするための各発光素子ごとのモニタ光をそれぞれ受光する複数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、
前記光電変換装置として、前記発光素子が所定の第１の方向に沿って複数整列されてなる前記発光素子の列が、前記第１の方向に直交する所定の第２の方向に沿って複数列並列されるとともに、前記複数列の発光素子に対して前記第２の方向側であって前記光伝送体側の位置に、前記受光素子が前記第１の方向に沿って複数整列されてなる前記受光素子の列が、前記第２の方向に沿って複数列並列されたものが配置され、
前記光電変換装置に対して前記第１の方向および前記第２の方向に直交する第３の方向において臨む第１のレンズ部材と、
この第１のレンズ部材に接合され、前記光伝送体の端面に対して前記第２の方向において臨む第２のレンズ部材と
を備え、
前記第１のレンズ部材は、
前記光電変換装置に臨む面に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第２の方向に沿って複数列並列形成され、前記複数列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列の第１のレンズ面と、
前記光電変換装置に臨む面における前記複数列の第１のレンズ面に対して前記第２の方向側であって前記光伝送体側の位置に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第２の方向に沿って複数列並列形成され、前記第１のレンズ部材の内部側から入射した前記複数列の発光素子ごとのモニタ光を前記複数列の受光素子に向けてそれぞれ出射させる複数列の第３のレンズ面と、
前記光電変換装置に臨む面に対して前記光電変換装置と反対側に配置され、前記光電変換装置に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光伝送体側に傾斜するような所定の傾斜角を有し、前記複数列の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数列の発光素子ごとの光を前記光伝送体側に向けて全反射させる第１の傾斜面と、
前記光電変換装置に臨む面に対して前記光電変換装置と反対側であって、前記第１の傾斜面に対して前記光伝送体側に配置され、前記光電変換装置に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光伝送体と反対側に傾斜するような所定の傾斜角を有し、前記第１の傾斜面によって全反射された前記複数列の発光素子ごとの光が入射する第２の傾斜面と
を有し、
前記第２のレンズ部材は、
前記光伝送体の端面に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光電変換装置と反対側に傾斜するような所定の傾斜角を有するとともに、前記第２の傾斜面に対して所定の間隙をもって臨み、前記第２の傾斜面に入射した前記複数列の発光素子ごとの光が入射する第３の傾斜面と、
前記光伝送体の端面に臨む面に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第３の方向に沿って複数列並列形成され、前記第３の傾斜面に入射した前記複数列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列の第２のレンズ面と
を有し、
前記第２の傾斜面と前記第３の傾斜面との間には、前記第１のレンズ部材および前記第２のレンズ部材との屈折率差が所定値以下とされた充填材が充填され、
前記第２の傾斜面上または前記第３の傾斜面上には、前記第２の傾斜面に入射した前記複数列の発光素子ごとの光を、所定の反射率で前記複数列の発光素子ごとのモニタ光として前記複数列の第３のレンズ面側に反射させるとともに、所定の透過率で前記第３の傾斜面側に透過させる反射／透過層が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】
前記第３の傾斜面は、前記充填材を充填させる空間を確保するように凹入形成された凹入面とされ、
前記第２のレンズ部材は、前記第３の傾斜面の外側に、前記第３の傾斜面よりも前記第１のレンズ部材側に突出されるとともに前記第２の傾斜面に平行とされた段差面を有し、
前記第２の傾斜面は、前記第３の傾斜面および前記段差面に対応する範囲にわたって平坦な面に形成され、
前記反射／透過層は、前記第２の傾斜面上に形成され、
前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記段差面と前記第２の傾斜面とを当接させた状態で接合されていること
を特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記第２の傾斜面は、前記充填材を充填させる空間を確保するように凹入形成された凹入面とされ、
前記第１のレンズ部材は、前記第２の傾斜面の外側に、前記第２の傾斜面よりも前記第２のレンズ部材側に突出されるとともに前記第３の傾斜面に平行とされた段差面を有し、
前記第３の傾斜面は、前記第２の傾斜面および前記段差面に対応する範囲にわたって平坦な面に形成され、
前記反射／透過層は、前記第３の傾斜面上に形成され、
前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記段差面と前記第３の傾斜面とを当接させた状態で接合されていること
を特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記第１のレンズ部材および前記第２のレンズ部材には、前記段差面およびこれに当接する前記傾斜面のそれぞれから延出され、前記段差面および前記傾斜面に対して所定の角度を有した状態で互いに当接する前記第１のレンズ部材側の当接面および前記第２レンズ部材側の当接面がそれぞれ形成されていること
を特徴とする請求項２または３に記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記充填材は、透光性の接着材からなり、
前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記充填材によって接合されていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記第１の傾斜面は、前記光電変換装置に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように形成され、
前記第２の傾斜面は、前記第１の傾斜面に対して直角かつ前記光電変換装置に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように形成され、
前記第３の傾斜面は、前記光伝送体の端面に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように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】
前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、同一の材料によって形成されていること
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のいずれか１項に記載のレンズアレイと、
請求項１に記載の光電変換装置と
を備えたことを特徴とする光モジュール。
【請求項１】
複数の発光素子およびこれらから発光された光をモニタするための各発光素子ごとのモニタ光をそれぞれ受光する複数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、
前記光電変換装置として、前記発光素子が所定の第１の方向に沿って複数整列されてなる前記発光素子の列が、前記第１の方向に直交する所定の第２の方向に沿って複数列並列されるとともに、前記複数列の発光素子に対して前記第２の方向側であって前記光伝送体側の位置に、前記受光素子が前記第１の方向に沿って複数整列されてなる前記受光素子の列が、前記第２の方向に沿って複数列並列されたものが配置され、
前記光電変換装置に対して前記第１の方向および前記第２の方向に直交する第３の方向において臨む第１のレンズ部材と、
この第１のレンズ部材に接合され、前記光伝送体の端面に対して前記第２の方向において臨む第２のレンズ部材と
を備え、
前記第１のレンズ部材は、
前記光電変換装置に臨む面に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第２の方向に沿って複数列並列形成され、前記複数列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列の第１のレンズ面と、
前記光電変換装置に臨む面における前記複数列の第１のレンズ面に対して前記第２の方向側であって前記光伝送体側の位置に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第２の方向に沿って複数列並列形成され、前記第１のレンズ部材の内部側から入射した前記複数列の発光素子ごとのモニタ光を前記複数列の受光素子に向けてそれぞれ出射させる複数列の第３のレンズ面と、
前記光電変換装置に臨む面に対して前記光電変換装置と反対側に配置され、前記光電変換装置に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光伝送体側に傾斜するような所定の傾斜角を有し、前記複数列の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数列の発光素子ごとの光を前記光伝送体側に向けて全反射させる第１の傾斜面と、
前記光電変換装置に臨む面に対して前記光電変換装置と反対側であって、前記第１の傾斜面に対して前記光伝送体側に配置され、前記光電変換装置に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光伝送体と反対側に傾斜するような所定の傾斜角を有し、前記第１の傾斜面によって全反射された前記複数列の発光素子ごとの光が入射する第２の傾斜面と
を有し、
前記第２のレンズ部材は、
前記光伝送体の端面に臨む面に対してこの面から離間するにしたがって前記光電変換装置と反対側に傾斜するような所定の傾斜角を有するとともに、前記第２の傾斜面に対して所定の間隙をもって臨み、前記第２の傾斜面に入射した前記複数列の発光素子ごとの光が入射する第３の傾斜面と、
前記光伝送体の端面に臨む面に、前記第１の方向に沿って複数整列形成されるとともに前記第３の方向に沿って複数列並列形成され、前記第３の傾斜面に入射した前記複数列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列の第２のレンズ面と
を有し、
前記第２の傾斜面と前記第３の傾斜面との間には、前記第１のレンズ部材および前記第２のレンズ部材との屈折率差が所定値以下とされた充填材が充填され、
前記第２の傾斜面上または前記第３の傾斜面上には、前記第２の傾斜面に入射した前記複数列の発光素子ごとの光を、所定の反射率で前記複数列の発光素子ごとのモニタ光として前記複数列の第３のレンズ面側に反射させるとともに、所定の透過率で前記第３の傾斜面側に透過させる反射／透過層が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】
前記第３の傾斜面は、前記充填材を充填させる空間を確保するように凹入形成された凹入面とされ、
前記第２のレンズ部材は、前記第３の傾斜面の外側に、前記第３の傾斜面よりも前記第１のレンズ部材側に突出されるとともに前記第２の傾斜面に平行とされた段差面を有し、
前記第２の傾斜面は、前記第３の傾斜面および前記段差面に対応する範囲にわたって平坦な面に形成され、
前記反射／透過層は、前記第２の傾斜面上に形成され、
前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記段差面と前記第２の傾斜面とを当接させた状態で接合されていること
を特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記第２の傾斜面は、前記充填材を充填させる空間を確保するように凹入形成された凹入面とされ、
前記第１のレンズ部材は、前記第２の傾斜面の外側に、前記第２の傾斜面よりも前記第２のレンズ部材側に突出されるとともに前記第３の傾斜面に平行とされた段差面を有し、
前記第３の傾斜面は、前記第２の傾斜面および前記段差面に対応する範囲にわたって平坦な面に形成され、
前記反射／透過層は、前記第３の傾斜面上に形成され、
前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記段差面と前記第３の傾斜面とを当接させた状態で接合されていること
を特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記第１のレンズ部材および前記第２のレンズ部材には、前記段差面およびこれに当接する前記傾斜面のそれぞれから延出され、前記段差面および前記傾斜面に対して所定の角度を有した状態で互いに当接する前記第１のレンズ部材側の当接面および前記第２レンズ部材側の当接面がそれぞれ形成されていること
を特徴とする請求項２または３に記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記充填材は、透光性の接着材からなり、
前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、前記充填材によって接合されていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記第１の傾斜面は、前記光電変換装置に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように形成され、
前記第２の傾斜面は、前記第１の傾斜面に対して直角かつ前記光電変換装置に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように形成され、
前記第３の傾斜面は、前記光伝送体の端面に臨む面に対して４５°の傾斜角を有するように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】
前記第１のレンズ部材と前記第２のレンズ部材とは、同一の材料によって形成されていること
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のいずれか１項に記載のレンズアレイと、
請求項１に記載の光電変換装置と
を備えたことを特徴とする光モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５５９３２（Ｐ２０１２−２５５９３２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９１５１（Ｐ２０１１−１２９１５１）
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【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１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
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