光モジュール
【課題】 光路変換用の導光部材のハウジングへの取付けと位置決めが容易であり、且つ光の結合損失の小さい光モジュールを提供する。
【解決手段】 導光部材１０は、発光素子または受光素子である光学素子３に対向する第１の端面１１と、光ファイバ２３に対向する第２の端面１２を有し、第１の端面１１に直交する第１の端面中心線Ｏ１と、第２の端面１２に直交する第２の端面中心線Ｏ２とが直交する湾曲部１４を有している。導光部材１０には、第１の端面中心線Ｏ１に向けて突出する位置決め部１５が一体に形成されている。導光部材１０をハウジングの収納空間７ａに向けてＹ１方向へ挿入することで、簡単に組み立てることができ、位置決め部１５を用いて導光部材１０を位置決めすることができる。また、導光部材１０は湾曲部１４を有しているため、光の伝播損出も少ない。
【解決手段】 導光部材１０は、発光素子または受光素子である光学素子３に対向する第１の端面１１と、光ファイバ２３に対向する第２の端面１２を有し、第１の端面１１に直交する第１の端面中心線Ｏ１と、第２の端面１２に直交する第２の端面中心線Ｏ２とが直交する湾曲部１４を有している。導光部材１０には、第１の端面中心線Ｏ１に向けて突出する位置決め部１５が一体に形成されている。導光部材１０をハウジングの収納空間７ａに向けてＹ１方向へ挿入することで、簡単に組み立てることができ、位置決め部１５を用いて導光部材１０を位置決めすることができる。また、導光部材１０は湾曲部１４を有しているため、光の伝播損出も少ない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を有して光ファイバへ光信号を与える発光モジュールとして使用され、または光ファイバ内を伝播した光信号を受光する受光素子を備えた受光モジュールとして使用される光モジュールに係り、特に光の向きを変える導光部材が設けられた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光モジュールや受光モジュールなどの光モジュールは、ハウジング内に発光素子や受光素子が設けられるとともに、光ファイバの端部がハウジングに保持されて、発光素子または受光素子と光ファイバとの間で光の授受が行えるようにしている。
【０００３】
この種の光モジュールは、発光素子や受光素子の光軸の向きに対して光ファイバの軸方向が直交し、または斜めに向けられて使用されることがある。この場合に、端部がハウジングに保持された光ファイバをハウジングの前方で湾曲させて引き出すことが必要になる。しかし、光ファイバを曲げたときの曲率半径を小さくするには限界があるため、ハウジングの前方のスペースが狭い場合には光ファイバを曲げて配置することができなくなる。
【０００４】
以下の特許文献１，２，３には、発光素子や受光素子の光軸の向きに対して光ファイバの軸方向を直交させる光路変換機能を有する光モジュールが開示されている。
【０００５】
特許文献１に記載された光モジュールは、発光型半導体レーザに対向する位置に板状の光導波路の下面が対向している。光導波路には屈折率が高いコアが挿入されており、光ファイバは端面が前記コアの端面に対向するようにして光導波路に保持される。光導波路の端面は傾斜面となっており、前記コアはこの傾斜面まで延びている。発光型半導体レーザから発せられた光は、下面から光導波路内に入り、前記傾斜面で反射されてコアに入射し、さらに光ファイバに与えられる。
【０００６】
特許文献２に記載された光モジュールは、板状の光結合部品の下面に受光素子が対向している。光結合部材の内部に光ファイバが保持され、光結合部材の端面は、受光素子と光ファイバの端面の双方に向く凹面鏡部となっている。光ファイバのコアから出た光は、前記凹面鏡部で反射されて受光素子に与えられる。
【０００７】
特許文献３には光路変換機能を有する光学素子が開示されている。この光学素子は、互いに直角の向きの平坦面である光入射面および光出射面と、光入射面と光出射面との間をむすぶ曲面形状の光路変換面とを有している。光入射面に投光素子が対向し、光出射面に光ファイバのコアの端面が対向しており、投光素子から発せられて光入射面から光学素子の内部に入射した光が、光路変換面で反射されて、光出射面から光ファイバのコアに与えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１３３１６０号公報
【特許文献２】特開２００１−５１１６２号公報
【特許文献３】特開２００３−３０７６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献１に開示されている光導波路は、発光型半導体レーザが対向する下面に、コアよりも屈折率の低いクラッド層が現れている。そのため、クラッド層に入射した光がコアとの境界面で反射して戻りやすく、光の利用効率が低下するのみならず、コアで反射された光が発光型半導体レーザに戻って、発光型半導体から発せられる光信号にノイズが重畳しやすい。また、光導波路の端面の傾斜面と発光型半導体レーザとの距離や対向位置をきわめて高精度に位置決めする必要があり、組立作業が煩雑である。
【００１０】
前記特許文献２に記載されたものは、光ファイバから出た光を凹面鏡部で集光させて受光素子に与えることができるが、発光素子を用いた場合に、発光素子から発せられた光を光ファイバのコアに集光させて入射させるのは難しい。また、受光素子を凹面鏡部の焦点位置に高精度に合わせることが必要であるため、組立作業が煩雑である。
【００１１】
前記特許文献３に記載された光学素子は、光入射面と光出射面および光路変換面とで扇形状に形成されているため、光学素子が大型の部品となり、小型の光モジュールには搭載しづらい。また、投光素子が対向する光入射面と光ファイバ光出射面が細長いために、投光素子と光ファイバとを、光入射面と光出射面のどの位置に対向させるべきかを判断するのが難しく、投光素子と光ファイバを動かしながら光の伝達効率が最大になる箇所を探すなどの調整作業が必要となって、光モジュールの組立作業が煩雑になる。
【００１２】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、発光素子または受光素子と光ファイバとの間の光の伝達効率を高くでき、また導光部材の装着位置の位置決め作業が容易である光モジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ハウジングと、前記ハウジングに設けられた受光素子または発光素子と、前記ハウジングに収納された透光材料製の導光部材と、前記ハウジングに設けられて光ファイバの端部を保持するファイバ保持部とを有する光モジュールにおいて、
前記導光部材は、前記受光素子または前記発光素子に対面する第１の端面と前記光ファイバの端面と対向する第２の端面とを有し、前記第１の端面の図心を通って前記第１の端面と直交する第１の端面中心線と、前記第２の端面の図心を通って前記第２の端面と直交する第２の端面中心線とが１８０度未満の角度を成しているとともに、前記第１の端面と前記第２の端面との間に、断面の図心を通る内部中心線が曲線となる湾曲部が設けられており、
前記ハウジングに収納空間が設けられ、前記収納空間は、底部に前記発光素子または前記受光素子が配置され、前記底面に対向する位置に挿入口が開口しており、前記導光部材は、前記第１の端面中心線が前記底部に向かうように前記挿入口から前記収納空間に挿入されて、前記ハウジングに位置決めされて保持されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の光モジュールは、導光部材に内部中心線が曲線となる湾曲部が設けられているため、第１の端面と第２の端面との間を伝播する光の光路を損失の少ない状態で曲げることができる。また、導光部材は、その第１の端面中心線に沿って一方向から収納空間に挿入することでハウジングに位置決めすることができるため、組立作業が容易である。また挿入状態で導光部材がハウジング内で位置決めされるため、発光素子または受光素子と導光部材とを最適な位置に対向させ、光ファイバと導光部材とを最適な位置に対向させることができる。
【００１５】
本発明は、前記導光部材には、前記第１の端面中心線と平行に延びる位置決め部が一体に形成されており、前記位置決め部が、前記ハウジングの内部に当接して、前記導光部材の前記底部に向かう方向の位置決めおよび前記方向と直交する向きの位置決めが行われる。
【００１６】
この場合に、本発明は、前記位置決め部に凹部または穴部が形成され、前記ハウジングの内部に前記凹部または前記穴部に嵌合する突部が形成されており、前記導光部材を、前記第１の端面中心線が前記底部に向かうように前記収納空間に挿入したときに、前記凹部または穴部が前記突部と嵌合する構造が好ましい。
【００１７】
上記本発明は、導光部材を、第１の端面中心線が底部に向かうように前記収納空間に挿入するという簡単な組立て作業で、位置決め部をハウジングの内部に当接させて、導光部材を最適な収納位置に位置決めすることができる。
【００１８】
本発明は、前記湾曲部の端部を始端として、前記端部の断面と直交する向きの前記湾曲部の全長をＬとしたときに、前記始端から前記位置決め部までの距離が、前記長さＬの１／８以上で３／８以下であることが好ましい。
【００１９】
位置決め部を前記範囲に配置すると、導光部材の内部を伝播する光が位置決め部によって損失を受ける確率を高くできる。
【００２０】
本発明は、前記ハウジングの前記挿入口を塞ぐ蓋体が設けられており、前記導光部材が前記収納空間に挿入されて、前記蓋体によって前記導光部材が抜け止めされていることが好ましい。
【００２１】
上記蓋体を設けることで、ハウジングの収納空間内に導光部材を最適な位置に位置決めさせて保持させることができる。
【００２２】
さらに、本発明は、前記湾曲部での前記導光部材の断面の形状は、外周側の表面が、前記内部中心線と直交する向きに曲率を有する曲面であり、内周側の表面が、前記内部中心線と直交する向きに曲率を有していないことが好ましい。
【００２３】
導光部材の湾曲部の断面を上記形状にすると、導光部材の湾曲部の内部における光伝播の損失を少なくしやすい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、発光素子または受光素子の光軸と、光ファイバの軸中心との間に１８０度未満の角度を設けた場合であっても、導光部材内での光の伝播損失を少なくできる。
【００２５】
また、ハウジングに対する導光部材の組み付け作業が容易であり、導光部材をハウジング内に高精度に位置決めして保持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の光モジュールを光ファイバとの接合側から正面図、
【図２】図１に示す光ファイバをＩＩ−ＩＩ線で切断したたて断面図、
【図３】導光部材と位置決め部の構造の詳細を示す部分斜視図、
【図４】導光部材と位置決め部の変形例の詳細を示す部分斜視図、
【図５】導光部材と位置決め部の変形例の詳細を示す部分斜視図、
【図６】導光部材の側面図、
【図７】位置決め部の位置と光の結合損失との関係を示す線図、
【図８】導光部材の湾曲部の断面形状を示す説明図、
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に示す光モジュール２０は、共通のハウジング１を有して第１のモジュール２１と第２のモジュール２２とが一体に構成されている。第１のモジュール２１と第２のモジュール２２の一方が発光モジュールであり、他方が受光モジュールである。図２は第１のモジュール２１を断面図で示しているが、第１のモジュール２１と第２のモジュール２２は、内部に備えているのが発光素子か受光素子かの違いがあるが、それ以外の基本的な構造は同じである。よって、以下では第１のモジュール２１の構造のみを説明する。
【００２８】
図２に示すように、ハウジング１は、基台部２を有しており、基台部２の表面に光学素子３が実装されている。第１のモジュール２１が発光モジュールであるときは、光学素子３が発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子であり、第１のモジュール２１が受光モジュールであるときは、光学素子３がフォトダイオードなどの受光素子である。基台部２には端子５，５が設けられており、この端子５，５を介して光学素子３が外部の回路と接続される。
【００２９】
基台部２の表面には前記光学素子３を覆う被覆層４が形成されており、この被覆層４は透光性材料の合成樹脂材料で形成されている。例えば、被覆層４は環状ポリオレフィンなどで形成されている。本明細書での透光性材料とは、全光線透過率が９０％以上の透明またはほぼ透明な材料を意味する。
【００３０】
ハウジング１は、基台部２の上に、前記被覆層４を収納するように下ハウジング部６が固定されており、下ハウジング部６の上に中央ハウジング部７が設けられ、中央ハウジング部７は、その下部が下ハウジング部６の内部に隙間なく挿入されている。下ハウジング部６に、板ばね材料で形成された掛止ばね８，８の基部が固定されており、この掛止ばね８，８が中央ハウジング部７に掛止されて、中央ハウジング部７が下ハウジング部６に固定されている。
【００３１】
中央ハウジング部７の上部には、蓋体である上ハウジング部９が固定されている。中央ハウジング部７の内部に、縦方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に延びる収納空間７ａが形成されており、前記上ハウジング部９の内部に位置決め空間９ａが形成されている。前記光学素子３は、収納空間７ａのＹ２側の底部７ｂの開口部に対向している。前記収納空間７ａおよび位置決め空間９ａの内部に導光部材１０が収納されている。
【００３２】
中央ハウジング部７に上ハウジング部９が固定されていない状態で、中央ハウジング部７の収納空間７ａのＹ１側の挿入口７ｃから導光部材１０がＹ１方向へ挿入されて、導光部材１０が収納空間７ａの内部で位置決めされる。その後、中央ハウジング部７の上に蓋体である上ハウジング部９が接着やねじ止めなどの手段で固定され、このとき、導光部材１０の上部が上ハウジング部９に形成された位置決め空間９ａ内に保持されてさらに位置決めされる。
【００３３】
内部に導光部材１０を収納して、中央ハウジング部７と上ハウジング部９とが固定された状態で、中央ハウジング部７の下部が、下ハウジング部６の内部に挿入され、前記掛止ばね８，８で、中央ハウジング部７が固定される。
【００３４】
図２に示すように、中央ハウジング部７の上部には、光ファイバ２３の端部を保持するファイバ保持部７ｄが一体に形成されている。ファイバ保持部７ｄの内部の保持穴７ｅは、前記上ハウジング部９の内部の位置決め空間９ａ内に連通している。
【００３５】
導光部材１０は透光性材料の合成樹脂材料で形成されている。前記合成樹脂材料は、例えば環状ポリオレフィンであり、屈折率はほぼ１．５であり、光ファイバ２３のコア部と同等である。また、光学素子３を覆っている被覆層４も、導光部材１０と同等の屈折率であることが好ましい。
【００３６】
図２と図６に示すように、導光部材１０は、第１の端面１１と第２の端面１２を有している。中央ハウジング部７の下部が下ハウジング部６に挿入され掛止ばね８，８で固定されたときに、中央ハウジング部７の収納空間７ａ内に保持されている導光部材１０の前記第１の端面１１が、被覆層４の上面に当接し、第１の端面１１が光学素子３に対向する。図２の状態では、導光部材１０の第２の端面１２が、ファイバ保持部７ｄの保持穴７ｅ内に望んでいる。ファイバ保持部７ｄに光ファイバ２３の端部が保持されると、光ファイバ２３のコア部の端面が導光部材１０の第２の端面１２に対向し、好ましくは第２の端面１２に当接する。
【００３７】
図２と図６に示すように、導光部材１０の第１の端面１１の図心（面の重心）を通って第１の端面１１に直交する中心線を第１の端面中心線Ｏ１とし、第２の端面１２の図心を通って第２の端面１２に直交する中心線を第２の端面中心線Ｏ２としたときに、第１の端面中心線Ｏ１と第２の端面中心線Ｏ２は、１８０度未満の角度で交差している。この実施の形態では、第１の端面中心線Ｏ１と第２の端面中心線Ｏ２とがほぼ９０度の角度で交差している。したがって、導光部材１０は、第１の端面１１と第２の端面１２との間で光路が９０度変換される。
【００３８】
図６に示すように、導光部材１０は、第１の端面１１から上方の一定の範囲が直線部１３であり、この直線部１３では、断面の図心を通る中心線が、第１の端面中心線Ｏ１と一致している。
【００３９】
前記直線部１３の上端１３ａから前記第２の端面１２までの範囲が湾曲部１４である。湾曲部１４では、断面の図心を結ぶ内部中心線Ｏ３が湾曲している。図６に示す実施の形態は、内部中心線Ｏ３が一定の半径Ｒの曲率を有する円弧に一致している。湾曲部１４の長さは、前記内部中心線Ｏ３が半径Ｒの円の１／４周に相当するように設定されている。前記湾曲部１４の形状は、前記内部中心線Ｏ３が正確な真円の円弧に一致しているものに限られず、例えば楕円や長円の円弧の一部であってもよい。
【００４０】
図６に示す導光部材１０は、図２に示すものよりも直線部１３が短く図示されているが、この直線部１３の長さは任意である。または直線部１３が設けられておらず、第１の端面１１が、湾曲部１４の端部（符号１３ａで示す部分）に位置していてもよい。図６に示す導光部材１０は、第２の端面１２において内部中心線Ｏ３が第２の端面中心線Ｏ２と接しており、第１の端面１２側に直線部が設けられていない。ただし、第２の端面１２から図示右方向へ延長し且つ断面の図心が第２の端面中心線Ｏ２に一致する直線部が設けられていてもよい。
【００４１】
図８は、導光部材１０の湾曲部１４の断面を示している。湾曲部１４はどの箇所であってもその断面の形状が同じである（ただし、後に説明する位置決め部１５を有する箇所は異なる）。
【００４２】
図８に示す湾曲部１４の断面形状は、内周側の表面１４ａが、内部中心線Ｏ３と直交する左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に曲率を有していない直線である。図６に示すように、Ｙ−Ｚ平面で見たとき、内周側の表面１４ａは、前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に湾曲する半径ｒの円筒面である。半径ｒの曲率中心Ｏ０は、内部中心線Ｏ３の曲率中心（半径Ｒ）に一致している。
【００４３】
図８に示すように、湾曲部１４の断面形状は、外周側の表面１４ｂが前記左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へ曲率を有する曲線であり、この実施の形態では、断面に現れる表面１４ｂの線がほぼ１８０度の円弧である。よって、外周側の表面１４ｂは、図６に示すように、Ｙ−Ｚ平面で見たときに、内部中心線Ｏ３と同じ向きの曲率を有するとともに、図８の断面で見たときは左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に曲率を有する三次元の曲面である。
【００４４】
また、図８に示すように、湾曲部１４の断面形状において、左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に向く両側面１４ｃ，１４ｃは、内周側の表面１４ａの断面の直線に対して直角であり、両側面１４ｃ，１４ｃは、互いに平行に対面する平坦面である。
【００４５】
前記直線部１３における導光部材１０の断面形状は、図８に示す湾曲部１４での導光部材１０の断面形状と同じである。直線部１３の前方（Ｚ１方向）に向く表面１３ｂは、湾曲部１４の内周側の表面１４ａと連続しており、垂直方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に延びる平坦面である。直線部１３の後方（Ｚ２方向）に向く表面１３ｃは、湾曲部１４の外周側の表面１４ｂと連続しており、左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に曲率を有する曲面である。
【００４６】
導光部材１０の前記湾曲部１４に位置決め部１５が一体に突出して形成されている。図３に示すように、位置決め部１５の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に向く側面１５ａ，１５ａは、湾曲部１４の前記側面１４ｃ，１４ｃと同一の平面である。図６に示すように、位置決め部１５のＺ１方向に向く前端面１５ｂは平坦面であり、前記前端面１５ｂと逆に向けられる後端面１５ｃも平坦面である。前端面１５ｂと後端面１５ｃは互いに平行であり、これらの面は第２の端面１２ならびに第１の端面中心線Ｏ１と平行である。位置決め部１５の下端面１５ｄは、第１の端面中心線Ｏ１と直交する向きの平面である。位置決め部１５には、前記下端面１５ｄから上向きに形成された凹部１５ｅが形成されている。凹部１５ｅの上内底面１５ｆは前記下端面１５ｄと平行な平坦面であり、内側面１５ｇ，１５ｇは、前記両側面１５ａ，１５ａと平行な平面である。
【００４７】
図２に示すように、中央ハウジング部７に形成された収納空間７ａの前方（Ｚ１方向）の内側面は、左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）および縦方向（Ｙ１−Ｙ２）の双方に平行な突き当て平面１７である。
【００４８】
図２と図３に示すように、中央ハウジング部７の内部には、突き当て面１６ａが形成されている。この突き当て面１６ａは、基台部２の上面と平行な水平な平坦面であり、前記突き当て面１６ａに嵌合突部１６ｂが上向きに一体に形成されている。嵌合突部１６ｂの上面１６ｃは、突き当て面１６ａと平行な平坦面である。嵌合突部１６ｂの左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に向く側面１６ｄ，１６ｄは、互いに平行であり、前記突き当て面１６ａから垂直に延びている。
【００４９】
図３に示すように、上ハウジング部９に形成された位置決め空間９ａの左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に向く内側面は互いに平行な平面部９ｂ，９ｂを有し、平面部９ｂ，９ｂは、基台部２の上面に対して垂直に延びている。平面部９ｂ，９ｂの左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の対向間隔Ｗ２は、導光部材１０の湾曲部１４の両側面１４ｃ，１４ｃの対向間隔Ｗ１とほぼ同じである。
【００５０】
図２に示すように、上ハウジング部９に形成された位置決め空間９ａの内部には、導光部材１０の最上端部（第２の端面１２の上端）に隙間なく対向する第１の対向部９ｃと、湾曲部１４と直線部１３とのほぼ境界部において、導光部材１０の外周側の表面に隙間なく対向する第２の対向部９ｄが形成されている。
【００５１】
前記第１のモジュール２１の組み立て工程を説明する。なお、第２のモジュール２２の組み立て工程は、第１のモジュール２１と同じである。
【００５２】
下ハウジング部６から分離されている中央ハウジング部７の挿入口７ｃから収納空間７ａ内へ導光部材１０を挿入する。このとき、導光部材１０の直線部１３の内部中心線、すなわち第１の端面中心線Ｏ１が、収納空間７ａの底部７ｂに向けて直線的に挿入される。この挿入動作によって、図３に示す位置決め部１５の下端面１５ｄが、中央ハウジング部７内の突き当て面１６ａに突き当てられ、または、位置決め部１５に形成された凹部１５ｅの上内底面１５ｆが嵌合突起１６ｂの上面１６ｃに突き当てられて、導光部材１０のＹ１方向の位置が決められる。また、位置決め部１５の凹部１５ｅ内に、嵌合突起１６ｂが左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へほとんど隙間無く嵌合して、位置決め部１５が左右方向へ位置決めされる。
【００５３】
中央ハウジング部７に上ハウジング部９を取り付けて、接着またはねじ止めなどで固定すると、図３に示すように、上ハウジング部９に形成された位置決め空間９ａ内に、導光部材１０の湾曲部１４が左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へほとんど隙間が無く嵌合し、湾曲部１４がＸ１−Ｘ２方向へ動かないように位置決めされる。また、図２に示すように、上ハウジング部９の内部に形成された第１の対向部９ｃと第２の対向部９ｄが導光部材１０の主に湾曲部１４の外周側の表面１４ｂに当接する。これにより、中央ハウジング部７内からの導光部材１０の抜け止めがなされ、ハウジング１内での導光部材１０の縦方向（Ｙ１−Ｙ２方向）のがたつきが防止される。また、第１の対向部９ｃと第２の対向部９ｄによって、導光部材１０が下方（Ｙ１方向）および前方（Ｚ１方向）へ押されるため、導光部材１０の直線部１３の前方の平坦な表面１３ｂが、中央ハウジング部７の収納空間７ａ内の垂直な突き当て平面１７に突き当てられて、導光部材１０の前方（Ｚ１方向）への位置決めが行われる。
【００５４】
なお、中央ハウジング部７の収納空間７ａの左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に対向する内側面の間隔を、図３に示す導光部材１０の幅寸法Ｗ１とほぼ同じに設定することで、収納空間７ａ内で導光部材１０が左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へほとんど動くことなく位置決めされて保持されてもよい。
【００５５】
以上のように、中央ハウジング部７の収納空間７ａ内に導光部材１０を一方向であるＹ１方向へ挿入することで、直線部１３を収納空間７ａ内に挿入できるとともに、位置決め部１５を嵌合突起１６ｂと嵌合させることできる。また、中央ハウジング部７に上ハウジング部９を被せて固定することで、導光部材１０をハウジング１の内部で動くことがなく、また離脱することがないように位置決めして保持できる。その後に、中央ハウジング部７の下部を下ハウジング部６の内部に挿入し、中央ハウジング部７と下ハウジング部６を互いに動くことなく位置決めした後に、掛止ばね８，８で中央ハウジング部７を固定する。この組立て工程が完了した状態で、導光部材１０の第１の端面１１が、被覆層４の上面に隙間無く密着し、光学素子３が第１の端面１１に対向する。このとき、光学素子３の発光領域または受光領域の中心線である光軸は、第１の端面中心線Ｏ１とほぼ平行に設定される。
【００５６】
光ファイバ２３は、コア部の周囲にクラッドが設けられているものであり、ファイバ保持部７ｄの保持穴７ｅ内に挿入されて保持される。または、光ファイバのコア部のみが前記保持穴７ｅ内に挿入されて保持される。光ファイバ２３が保持穴７ｅ内で保持されると、光ファイバ２３のコアの先端面が、導光部材１０の第２の端面１２に隙間無く密着する。
【００５７】
第１のモジュール２１が発光モジュールとして使用される場合、光学素子３から発せられる光が、第１の端面１１から導光部材１０の内部に入射する。光は、導光部材１０と外部の空気層との境界面で反射されながら進み、第２の端面１２から光ファイバ２３のコア部内に与えられる。
【００５８】
第１のモジュール２１が受光モジュールとして使用される場合、光学素子３は受光素子である。光ファイバ２３のコア部内を送られてくる光信号は、第２の端面１２から導光部材１０の内部に入射し、導光部材１０とその外側の空気層との間で反射して進み、第１の端面１１から出射して光学素子３に入射される。
【００５９】
図６に示すように、第１の端面１１から入射した光が第２の端面１２に向かう際に、光は湾曲部１４の外周側の表面１４ｂに当たって反射されて第２の端面１２に向けられる。また第２の端面１２から光が入射する場合も、光が湾曲部１４の外周側の表面１４ｂに当たって反射されて第１の端面１１に向けられる。このとき、湾曲部１４は内部中心線Ｏ３が円弧軌跡に沿って曲線状となっているため、第１の端面１１から入射した光、または第２の端面１２から入射した光を９０度の向きに変換しやすく、前記外周側の表面１４ｂから外部に光が漏出しにくくなり、光の結合損失を小さくできる。
【００６０】
図８に示すように、湾曲部１４での導光部材１０の断面形状は、内周側の表面１４ａがＸ１−Ｘ２方向に曲率を有しておらず、外周側の表面１４ｂがＸ１−Ｘ２側に曲率を有している。外周側の表面１４ｂで反射される内部反射光ｒ１は、内部中心線Ｏ３の方向に向けて集中するように反射されやく、曲率を有しない内周側の表面１４ａへの内部反射光ｒ１の入射角度を浅くでき、内周側の表面１４ａから外部の光の漏洩を抑制しやすい。
【００６１】
逆に、内周側の表面１４ａを断面においてＸ１−Ｘ２方向へ水平にしておくことで、この表面１４ａをハウジング１内での回転止めなどとして利用しやすく、また、前記表面１４ａを位置決め用の面としても利用しやすくなる。
【００６２】
図７は、導光部材１０に位置決め部１５が一体に形成されていることの影響を示す線図である。図７の横軸は、第１の端面１２（湾曲部１４の一方の端面）を始端とし、前記始端から位置決め部１５の前端面１５ｂまでの距離を、第２の端面１２（湾曲部１４の一方の端面）と垂直な方向での距離ｘとして表している。図７の縦軸は光の結合損失を示している。
【００６３】
受光モジュール（ｉ）として使用される場合、前記結合損失は、第２の端面１２に入力した光量に対する第１の端面１１から出射する光量の損失分を意味し、発光モジュール（ｉｉ）として使用される場合、前記結合損失は、第１の端面１１に入力した光量に対する第２の端面１２から出射する光量の損失分を意味している。
【００６４】
図６では、第２の端面１２（湾曲部１４の一方の端面）を始端とし、第２の端面１２（湾曲部１４の一方の端面）と垂直な方向での湾曲部１４の長さ寸法をＬで示している。Ｌは８ｍｍである。
【００６５】
図７から、受光モジュール（ｉ）としての使用であっても、発光モジュール（ｉｉ）としての使用であっても、距離ｘが、Ｌの１／８以上で３／８以下のときに結合損失を小さくできる。また、図６に示すように、位置決め部１５が湾曲部１４において、第２の端面１２に近い側に設けられているため、受光モジュール（ｉ）として使用する方が、発光モジュール（ｉｉ）として使用するときよりも結合損失を小さくできる。
【００６６】
なお、発光モジュールの場合の結合損失を低下させるために、位置決め部１５の前端面１５ｂに金属膜や白色膜を形成し、前端面１５ｂの光の反射率を高める手段を設けてもよい。
【００６７】
図４と図５は、導光部材に設けられた位置決め部の変形例を示している。
図４に示す導光部材１１０の位置決め部１１５では、凹部１１５ｅがＸ１−Ｘ２方向に向けて開口している。この凹部１１５ｅが中央ハウジング部７の嵌合突起に嵌合することで、導光部材１１０の前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）の位置決め精度を高めることができる。
【００６８】
図５に示す導光部材２１０の位置決め部２１５では、丸穴の凹部２１５ｅが形成されており、中央ハウジング部７の嵌合突起２１６ｂは円柱形状である。凹部２１５ｅが嵌合突起２１６ｂに嵌合することで、導光部材２１０を左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）と前後（Ｚ１−Ｚ２方向）の双方へ位置決めしやすい。
【００６９】
図４と図５に示す変形例においても、導光部材を、第１の端面中心線Ｏ１をハウジングの収納空間に向けてＹ２方向へ挿入することで、ハウジング内で導光部材を位置決めすることが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１ ハウジング
２ 基台部
３ 発光素子または受光素子である光学素子
４ 被覆層
６ 下ハウジング部
７ 中央ハウジング部
７ａ 収納空間
７ｂ 底部
７ｃ 挿入口
７ｄ ファイバ保持部
９ 上ハウジング部（蓋体）
９ａ 位置決め空間
１０ 導光部材
１１ 第１の端面
１２ 第２の端面
１４ 湾曲部
１５ 位置決め部
１５ｅ 凹部
２３ 光ファイバ
１１０，２１０ 導光部材
１１５，２１５ 位置決め部
Ｏ１ 第１の端面中心線
Ｏ２ 第２の端面中心線
Ｏ３ 内部中心線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を有して光ファイバへ光信号を与える発光モジュールとして使用され、または光ファイバ内を伝播した光信号を受光する受光素子を備えた受光モジュールとして使用される光モジュールに係り、特に光の向きを変える導光部材が設けられた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光モジュールや受光モジュールなどの光モジュールは、ハウジング内に発光素子や受光素子が設けられるとともに、光ファイバの端部がハウジングに保持されて、発光素子または受光素子と光ファイバとの間で光の授受が行えるようにしている。
【０００３】
この種の光モジュールは、発光素子や受光素子の光軸の向きに対して光ファイバの軸方向が直交し、または斜めに向けられて使用されることがある。この場合に、端部がハウジングに保持された光ファイバをハウジングの前方で湾曲させて引き出すことが必要になる。しかし、光ファイバを曲げたときの曲率半径を小さくするには限界があるため、ハウジングの前方のスペースが狭い場合には光ファイバを曲げて配置することができなくなる。
【０００４】
以下の特許文献１，２，３には、発光素子や受光素子の光軸の向きに対して光ファイバの軸方向を直交させる光路変換機能を有する光モジュールが開示されている。
【０００５】
特許文献１に記載された光モジュールは、発光型半導体レーザに対向する位置に板状の光導波路の下面が対向している。光導波路には屈折率が高いコアが挿入されており、光ファイバは端面が前記コアの端面に対向するようにして光導波路に保持される。光導波路の端面は傾斜面となっており、前記コアはこの傾斜面まで延びている。発光型半導体レーザから発せられた光は、下面から光導波路内に入り、前記傾斜面で反射されてコアに入射し、さらに光ファイバに与えられる。
【０００６】
特許文献２に記載された光モジュールは、板状の光結合部品の下面に受光素子が対向している。光結合部材の内部に光ファイバが保持され、光結合部材の端面は、受光素子と光ファイバの端面の双方に向く凹面鏡部となっている。光ファイバのコアから出た光は、前記凹面鏡部で反射されて受光素子に与えられる。
【０００７】
特許文献３には光路変換機能を有する光学素子が開示されている。この光学素子は、互いに直角の向きの平坦面である光入射面および光出射面と、光入射面と光出射面との間をむすぶ曲面形状の光路変換面とを有している。光入射面に投光素子が対向し、光出射面に光ファイバのコアの端面が対向しており、投光素子から発せられて光入射面から光学素子の内部に入射した光が、光路変換面で反射されて、光出射面から光ファイバのコアに与えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１３３１６０号公報
【特許文献２】特開２００１−５１１６２号公報
【特許文献３】特開２００３−３０７６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献１に開示されている光導波路は、発光型半導体レーザが対向する下面に、コアよりも屈折率の低いクラッド層が現れている。そのため、クラッド層に入射した光がコアとの境界面で反射して戻りやすく、光の利用効率が低下するのみならず、コアで反射された光が発光型半導体レーザに戻って、発光型半導体から発せられる光信号にノイズが重畳しやすい。また、光導波路の端面の傾斜面と発光型半導体レーザとの距離や対向位置をきわめて高精度に位置決めする必要があり、組立作業が煩雑である。
【００１０】
前記特許文献２に記載されたものは、光ファイバから出た光を凹面鏡部で集光させて受光素子に与えることができるが、発光素子を用いた場合に、発光素子から発せられた光を光ファイバのコアに集光させて入射させるのは難しい。また、受光素子を凹面鏡部の焦点位置に高精度に合わせることが必要であるため、組立作業が煩雑である。
【００１１】
前記特許文献３に記載された光学素子は、光入射面と光出射面および光路変換面とで扇形状に形成されているため、光学素子が大型の部品となり、小型の光モジュールには搭載しづらい。また、投光素子が対向する光入射面と光ファイバ光出射面が細長いために、投光素子と光ファイバとを、光入射面と光出射面のどの位置に対向させるべきかを判断するのが難しく、投光素子と光ファイバを動かしながら光の伝達効率が最大になる箇所を探すなどの調整作業が必要となって、光モジュールの組立作業が煩雑になる。
【００１２】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、発光素子または受光素子と光ファイバとの間の光の伝達効率を高くでき、また導光部材の装着位置の位置決め作業が容易である光モジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ハウジングと、前記ハウジングに設けられた受光素子または発光素子と、前記ハウジングに収納された透光材料製の導光部材と、前記ハウジングに設けられて光ファイバの端部を保持するファイバ保持部とを有する光モジュールにおいて、
前記導光部材は、前記受光素子または前記発光素子に対面する第１の端面と前記光ファイバの端面と対向する第２の端面とを有し、前記第１の端面の図心を通って前記第１の端面と直交する第１の端面中心線と、前記第２の端面の図心を通って前記第２の端面と直交する第２の端面中心線とが１８０度未満の角度を成しているとともに、前記第１の端面と前記第２の端面との間に、断面の図心を通る内部中心線が曲線となる湾曲部が設けられており、
前記ハウジングに収納空間が設けられ、前記収納空間は、底部に前記発光素子または前記受光素子が配置され、前記底面に対向する位置に挿入口が開口しており、前記導光部材は、前記第１の端面中心線が前記底部に向かうように前記挿入口から前記収納空間に挿入されて、前記ハウジングに位置決めされて保持されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の光モジュールは、導光部材に内部中心線が曲線となる湾曲部が設けられているため、第１の端面と第２の端面との間を伝播する光の光路を損失の少ない状態で曲げることができる。また、導光部材は、その第１の端面中心線に沿って一方向から収納空間に挿入することでハウジングに位置決めすることができるため、組立作業が容易である。また挿入状態で導光部材がハウジング内で位置決めされるため、発光素子または受光素子と導光部材とを最適な位置に対向させ、光ファイバと導光部材とを最適な位置に対向させることができる。
【００１５】
本発明は、前記導光部材には、前記第１の端面中心線と平行に延びる位置決め部が一体に形成されており、前記位置決め部が、前記ハウジングの内部に当接して、前記導光部材の前記底部に向かう方向の位置決めおよび前記方向と直交する向きの位置決めが行われる。
【００１６】
この場合に、本発明は、前記位置決め部に凹部または穴部が形成され、前記ハウジングの内部に前記凹部または前記穴部に嵌合する突部が形成されており、前記導光部材を、前記第１の端面中心線が前記底部に向かうように前記収納空間に挿入したときに、前記凹部または穴部が前記突部と嵌合する構造が好ましい。
【００１７】
上記本発明は、導光部材を、第１の端面中心線が底部に向かうように前記収納空間に挿入するという簡単な組立て作業で、位置決め部をハウジングの内部に当接させて、導光部材を最適な収納位置に位置決めすることができる。
【００１８】
本発明は、前記湾曲部の端部を始端として、前記端部の断面と直交する向きの前記湾曲部の全長をＬとしたときに、前記始端から前記位置決め部までの距離が、前記長さＬの１／８以上で３／８以下であることが好ましい。
【００１９】
位置決め部を前記範囲に配置すると、導光部材の内部を伝播する光が位置決め部によって損失を受ける確率を高くできる。
【００２０】
本発明は、前記ハウジングの前記挿入口を塞ぐ蓋体が設けられており、前記導光部材が前記収納空間に挿入されて、前記蓋体によって前記導光部材が抜け止めされていることが好ましい。
【００２１】
上記蓋体を設けることで、ハウジングの収納空間内に導光部材を最適な位置に位置決めさせて保持させることができる。
【００２２】
さらに、本発明は、前記湾曲部での前記導光部材の断面の形状は、外周側の表面が、前記内部中心線と直交する向きに曲率を有する曲面であり、内周側の表面が、前記内部中心線と直交する向きに曲率を有していないことが好ましい。
【００２３】
導光部材の湾曲部の断面を上記形状にすると、導光部材の湾曲部の内部における光伝播の損失を少なくしやすい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、発光素子または受光素子の光軸と、光ファイバの軸中心との間に１８０度未満の角度を設けた場合であっても、導光部材内での光の伝播損失を少なくできる。
【００２５】
また、ハウジングに対する導光部材の組み付け作業が容易であり、導光部材をハウジング内に高精度に位置決めして保持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の光モジュールを光ファイバとの接合側から正面図、
【図２】図１に示す光ファイバをＩＩ−ＩＩ線で切断したたて断面図、
【図３】導光部材と位置決め部の構造の詳細を示す部分斜視図、
【図４】導光部材と位置決め部の変形例の詳細を示す部分斜視図、
【図５】導光部材と位置決め部の変形例の詳細を示す部分斜視図、
【図６】導光部材の側面図、
【図７】位置決め部の位置と光の結合損失との関係を示す線図、
【図８】導光部材の湾曲部の断面形状を示す説明図、
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に示す光モジュール２０は、共通のハウジング１を有して第１のモジュール２１と第２のモジュール２２とが一体に構成されている。第１のモジュール２１と第２のモジュール２２の一方が発光モジュールであり、他方が受光モジュールである。図２は第１のモジュール２１を断面図で示しているが、第１のモジュール２１と第２のモジュール２２は、内部に備えているのが発光素子か受光素子かの違いがあるが、それ以外の基本的な構造は同じである。よって、以下では第１のモジュール２１の構造のみを説明する。
【００２８】
図２に示すように、ハウジング１は、基台部２を有しており、基台部２の表面に光学素子３が実装されている。第１のモジュール２１が発光モジュールであるときは、光学素子３が発光ダイオードや半導体レーザなどの発光素子であり、第１のモジュール２１が受光モジュールであるときは、光学素子３がフォトダイオードなどの受光素子である。基台部２には端子５，５が設けられており、この端子５，５を介して光学素子３が外部の回路と接続される。
【００２９】
基台部２の表面には前記光学素子３を覆う被覆層４が形成されており、この被覆層４は透光性材料の合成樹脂材料で形成されている。例えば、被覆層４は環状ポリオレフィンなどで形成されている。本明細書での透光性材料とは、全光線透過率が９０％以上の透明またはほぼ透明な材料を意味する。
【００３０】
ハウジング１は、基台部２の上に、前記被覆層４を収納するように下ハウジング部６が固定されており、下ハウジング部６の上に中央ハウジング部７が設けられ、中央ハウジング部７は、その下部が下ハウジング部６の内部に隙間なく挿入されている。下ハウジング部６に、板ばね材料で形成された掛止ばね８，８の基部が固定されており、この掛止ばね８，８が中央ハウジング部７に掛止されて、中央ハウジング部７が下ハウジング部６に固定されている。
【００３１】
中央ハウジング部７の上部には、蓋体である上ハウジング部９が固定されている。中央ハウジング部７の内部に、縦方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に延びる収納空間７ａが形成されており、前記上ハウジング部９の内部に位置決め空間９ａが形成されている。前記光学素子３は、収納空間７ａのＹ２側の底部７ｂの開口部に対向している。前記収納空間７ａおよび位置決め空間９ａの内部に導光部材１０が収納されている。
【００３２】
中央ハウジング部７に上ハウジング部９が固定されていない状態で、中央ハウジング部７の収納空間７ａのＹ１側の挿入口７ｃから導光部材１０がＹ１方向へ挿入されて、導光部材１０が収納空間７ａの内部で位置決めされる。その後、中央ハウジング部７の上に蓋体である上ハウジング部９が接着やねじ止めなどの手段で固定され、このとき、導光部材１０の上部が上ハウジング部９に形成された位置決め空間９ａ内に保持されてさらに位置決めされる。
【００３３】
内部に導光部材１０を収納して、中央ハウジング部７と上ハウジング部９とが固定された状態で、中央ハウジング部７の下部が、下ハウジング部６の内部に挿入され、前記掛止ばね８，８で、中央ハウジング部７が固定される。
【００３４】
図２に示すように、中央ハウジング部７の上部には、光ファイバ２３の端部を保持するファイバ保持部７ｄが一体に形成されている。ファイバ保持部７ｄの内部の保持穴７ｅは、前記上ハウジング部９の内部の位置決め空間９ａ内に連通している。
【００３５】
導光部材１０は透光性材料の合成樹脂材料で形成されている。前記合成樹脂材料は、例えば環状ポリオレフィンであり、屈折率はほぼ１．５であり、光ファイバ２３のコア部と同等である。また、光学素子３を覆っている被覆層４も、導光部材１０と同等の屈折率であることが好ましい。
【００３６】
図２と図６に示すように、導光部材１０は、第１の端面１１と第２の端面１２を有している。中央ハウジング部７の下部が下ハウジング部６に挿入され掛止ばね８，８で固定されたときに、中央ハウジング部７の収納空間７ａ内に保持されている導光部材１０の前記第１の端面１１が、被覆層４の上面に当接し、第１の端面１１が光学素子３に対向する。図２の状態では、導光部材１０の第２の端面１２が、ファイバ保持部７ｄの保持穴７ｅ内に望んでいる。ファイバ保持部７ｄに光ファイバ２３の端部が保持されると、光ファイバ２３のコア部の端面が導光部材１０の第２の端面１２に対向し、好ましくは第２の端面１２に当接する。
【００３７】
図２と図６に示すように、導光部材１０の第１の端面１１の図心（面の重心）を通って第１の端面１１に直交する中心線を第１の端面中心線Ｏ１とし、第２の端面１２の図心を通って第２の端面１２に直交する中心線を第２の端面中心線Ｏ２としたときに、第１の端面中心線Ｏ１と第２の端面中心線Ｏ２は、１８０度未満の角度で交差している。この実施の形態では、第１の端面中心線Ｏ１と第２の端面中心線Ｏ２とがほぼ９０度の角度で交差している。したがって、導光部材１０は、第１の端面１１と第２の端面１２との間で光路が９０度変換される。
【００３８】
図６に示すように、導光部材１０は、第１の端面１１から上方の一定の範囲が直線部１３であり、この直線部１３では、断面の図心を通る中心線が、第１の端面中心線Ｏ１と一致している。
【００３９】
前記直線部１３の上端１３ａから前記第２の端面１２までの範囲が湾曲部１４である。湾曲部１４では、断面の図心を結ぶ内部中心線Ｏ３が湾曲している。図６に示す実施の形態は、内部中心線Ｏ３が一定の半径Ｒの曲率を有する円弧に一致している。湾曲部１４の長さは、前記内部中心線Ｏ３が半径Ｒの円の１／４周に相当するように設定されている。前記湾曲部１４の形状は、前記内部中心線Ｏ３が正確な真円の円弧に一致しているものに限られず、例えば楕円や長円の円弧の一部であってもよい。
【００４０】
図６に示す導光部材１０は、図２に示すものよりも直線部１３が短く図示されているが、この直線部１３の長さは任意である。または直線部１３が設けられておらず、第１の端面１１が、湾曲部１４の端部（符号１３ａで示す部分）に位置していてもよい。図６に示す導光部材１０は、第２の端面１２において内部中心線Ｏ３が第２の端面中心線Ｏ２と接しており、第１の端面１２側に直線部が設けられていない。ただし、第２の端面１２から図示右方向へ延長し且つ断面の図心が第２の端面中心線Ｏ２に一致する直線部が設けられていてもよい。
【００４１】
図８は、導光部材１０の湾曲部１４の断面を示している。湾曲部１４はどの箇所であってもその断面の形状が同じである（ただし、後に説明する位置決め部１５を有する箇所は異なる）。
【００４２】
図８に示す湾曲部１４の断面形状は、内周側の表面１４ａが、内部中心線Ｏ３と直交する左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に曲率を有していない直線である。図６に示すように、Ｙ−Ｚ平面で見たとき、内周側の表面１４ａは、前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に湾曲する半径ｒの円筒面である。半径ｒの曲率中心Ｏ０は、内部中心線Ｏ３の曲率中心（半径Ｒ）に一致している。
【００４３】
図８に示すように、湾曲部１４の断面形状は、外周側の表面１４ｂが前記左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へ曲率を有する曲線であり、この実施の形態では、断面に現れる表面１４ｂの線がほぼ１８０度の円弧である。よって、外周側の表面１４ｂは、図６に示すように、Ｙ−Ｚ平面で見たときに、内部中心線Ｏ３と同じ向きの曲率を有するとともに、図８の断面で見たときは左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に曲率を有する三次元の曲面である。
【００４４】
また、図８に示すように、湾曲部１４の断面形状において、左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に向く両側面１４ｃ，１４ｃは、内周側の表面１４ａの断面の直線に対して直角であり、両側面１４ｃ，１４ｃは、互いに平行に対面する平坦面である。
【００４５】
前記直線部１３における導光部材１０の断面形状は、図８に示す湾曲部１４での導光部材１０の断面形状と同じである。直線部１３の前方（Ｚ１方向）に向く表面１３ｂは、湾曲部１４の内周側の表面１４ａと連続しており、垂直方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に延びる平坦面である。直線部１３の後方（Ｚ２方向）に向く表面１３ｃは、湾曲部１４の外周側の表面１４ｂと連続しており、左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に曲率を有する曲面である。
【００４６】
導光部材１０の前記湾曲部１４に位置決め部１５が一体に突出して形成されている。図３に示すように、位置決め部１５の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に向く側面１５ａ，１５ａは、湾曲部１４の前記側面１４ｃ，１４ｃと同一の平面である。図６に示すように、位置決め部１５のＺ１方向に向く前端面１５ｂは平坦面であり、前記前端面１５ｂと逆に向けられる後端面１５ｃも平坦面である。前端面１５ｂと後端面１５ｃは互いに平行であり、これらの面は第２の端面１２ならびに第１の端面中心線Ｏ１と平行である。位置決め部１５の下端面１５ｄは、第１の端面中心線Ｏ１と直交する向きの平面である。位置決め部１５には、前記下端面１５ｄから上向きに形成された凹部１５ｅが形成されている。凹部１５ｅの上内底面１５ｆは前記下端面１５ｄと平行な平坦面であり、内側面１５ｇ，１５ｇは、前記両側面１５ａ，１５ａと平行な平面である。
【００４７】
図２に示すように、中央ハウジング部７に形成された収納空間７ａの前方（Ｚ１方向）の内側面は、左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）および縦方向（Ｙ１−Ｙ２）の双方に平行な突き当て平面１７である。
【００４８】
図２と図３に示すように、中央ハウジング部７の内部には、突き当て面１６ａが形成されている。この突き当て面１６ａは、基台部２の上面と平行な水平な平坦面であり、前記突き当て面１６ａに嵌合突部１６ｂが上向きに一体に形成されている。嵌合突部１６ｂの上面１６ｃは、突き当て面１６ａと平行な平坦面である。嵌合突部１６ｂの左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に向く側面１６ｄ，１６ｄは、互いに平行であり、前記突き当て面１６ａから垂直に延びている。
【００４９】
図３に示すように、上ハウジング部９に形成された位置決め空間９ａの左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に向く内側面は互いに平行な平面部９ｂ，９ｂを有し、平面部９ｂ，９ｂは、基台部２の上面に対して垂直に延びている。平面部９ｂ，９ｂの左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の対向間隔Ｗ２は、導光部材１０の湾曲部１４の両側面１４ｃ，１４ｃの対向間隔Ｗ１とほぼ同じである。
【００５０】
図２に示すように、上ハウジング部９に形成された位置決め空間９ａの内部には、導光部材１０の最上端部（第２の端面１２の上端）に隙間なく対向する第１の対向部９ｃと、湾曲部１４と直線部１３とのほぼ境界部において、導光部材１０の外周側の表面に隙間なく対向する第２の対向部９ｄが形成されている。
【００５１】
前記第１のモジュール２１の組み立て工程を説明する。なお、第２のモジュール２２の組み立て工程は、第１のモジュール２１と同じである。
【００５２】
下ハウジング部６から分離されている中央ハウジング部７の挿入口７ｃから収納空間７ａ内へ導光部材１０を挿入する。このとき、導光部材１０の直線部１３の内部中心線、すなわち第１の端面中心線Ｏ１が、収納空間７ａの底部７ｂに向けて直線的に挿入される。この挿入動作によって、図３に示す位置決め部１５の下端面１５ｄが、中央ハウジング部７内の突き当て面１６ａに突き当てられ、または、位置決め部１５に形成された凹部１５ｅの上内底面１５ｆが嵌合突起１６ｂの上面１６ｃに突き当てられて、導光部材１０のＹ１方向の位置が決められる。また、位置決め部１５の凹部１５ｅ内に、嵌合突起１６ｂが左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へほとんど隙間無く嵌合して、位置決め部１５が左右方向へ位置決めされる。
【００５３】
中央ハウジング部７に上ハウジング部９を取り付けて、接着またはねじ止めなどで固定すると、図３に示すように、上ハウジング部９に形成された位置決め空間９ａ内に、導光部材１０の湾曲部１４が左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へほとんど隙間が無く嵌合し、湾曲部１４がＸ１−Ｘ２方向へ動かないように位置決めされる。また、図２に示すように、上ハウジング部９の内部に形成された第１の対向部９ｃと第２の対向部９ｄが導光部材１０の主に湾曲部１４の外周側の表面１４ｂに当接する。これにより、中央ハウジング部７内からの導光部材１０の抜け止めがなされ、ハウジング１内での導光部材１０の縦方向（Ｙ１−Ｙ２方向）のがたつきが防止される。また、第１の対向部９ｃと第２の対向部９ｄによって、導光部材１０が下方（Ｙ１方向）および前方（Ｚ１方向）へ押されるため、導光部材１０の直線部１３の前方の平坦な表面１３ｂが、中央ハウジング部７の収納空間７ａ内の垂直な突き当て平面１７に突き当てられて、導光部材１０の前方（Ｚ１方向）への位置決めが行われる。
【００５４】
なお、中央ハウジング部７の収納空間７ａの左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に対向する内側面の間隔を、図３に示す導光部材１０の幅寸法Ｗ１とほぼ同じに設定することで、収納空間７ａ内で導光部材１０が左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）へほとんど動くことなく位置決めされて保持されてもよい。
【００５５】
以上のように、中央ハウジング部７の収納空間７ａ内に導光部材１０を一方向であるＹ１方向へ挿入することで、直線部１３を収納空間７ａ内に挿入できるとともに、位置決め部１５を嵌合突起１６ｂと嵌合させることできる。また、中央ハウジング部７に上ハウジング部９を被せて固定することで、導光部材１０をハウジング１の内部で動くことがなく、また離脱することがないように位置決めして保持できる。その後に、中央ハウジング部７の下部を下ハウジング部６の内部に挿入し、中央ハウジング部７と下ハウジング部６を互いに動くことなく位置決めした後に、掛止ばね８，８で中央ハウジング部７を固定する。この組立て工程が完了した状態で、導光部材１０の第１の端面１１が、被覆層４の上面に隙間無く密着し、光学素子３が第１の端面１１に対向する。このとき、光学素子３の発光領域または受光領域の中心線である光軸は、第１の端面中心線Ｏ１とほぼ平行に設定される。
【００５６】
光ファイバ２３は、コア部の周囲にクラッドが設けられているものであり、ファイバ保持部７ｄの保持穴７ｅ内に挿入されて保持される。または、光ファイバのコア部のみが前記保持穴７ｅ内に挿入されて保持される。光ファイバ２３が保持穴７ｅ内で保持されると、光ファイバ２３のコアの先端面が、導光部材１０の第２の端面１２に隙間無く密着する。
【００５７】
第１のモジュール２１が発光モジュールとして使用される場合、光学素子３から発せられる光が、第１の端面１１から導光部材１０の内部に入射する。光は、導光部材１０と外部の空気層との境界面で反射されながら進み、第２の端面１２から光ファイバ２３のコア部内に与えられる。
【００５８】
第１のモジュール２１が受光モジュールとして使用される場合、光学素子３は受光素子である。光ファイバ２３のコア部内を送られてくる光信号は、第２の端面１２から導光部材１０の内部に入射し、導光部材１０とその外側の空気層との間で反射して進み、第１の端面１１から出射して光学素子３に入射される。
【００５９】
図６に示すように、第１の端面１１から入射した光が第２の端面１２に向かう際に、光は湾曲部１４の外周側の表面１４ｂに当たって反射されて第２の端面１２に向けられる。また第２の端面１２から光が入射する場合も、光が湾曲部１４の外周側の表面１４ｂに当たって反射されて第１の端面１１に向けられる。このとき、湾曲部１４は内部中心線Ｏ３が円弧軌跡に沿って曲線状となっているため、第１の端面１１から入射した光、または第２の端面１２から入射した光を９０度の向きに変換しやすく、前記外周側の表面１４ｂから外部に光が漏出しにくくなり、光の結合損失を小さくできる。
【００６０】
図８に示すように、湾曲部１４での導光部材１０の断面形状は、内周側の表面１４ａがＸ１−Ｘ２方向に曲率を有しておらず、外周側の表面１４ｂがＸ１−Ｘ２側に曲率を有している。外周側の表面１４ｂで反射される内部反射光ｒ１は、内部中心線Ｏ３の方向に向けて集中するように反射されやく、曲率を有しない内周側の表面１４ａへの内部反射光ｒ１の入射角度を浅くでき、内周側の表面１４ａから外部の光の漏洩を抑制しやすい。
【００６１】
逆に、内周側の表面１４ａを断面においてＸ１−Ｘ２方向へ水平にしておくことで、この表面１４ａをハウジング１内での回転止めなどとして利用しやすく、また、前記表面１４ａを位置決め用の面としても利用しやすくなる。
【００６２】
図７は、導光部材１０に位置決め部１５が一体に形成されていることの影響を示す線図である。図７の横軸は、第１の端面１２（湾曲部１４の一方の端面）を始端とし、前記始端から位置決め部１５の前端面１５ｂまでの距離を、第２の端面１２（湾曲部１４の一方の端面）と垂直な方向での距離ｘとして表している。図７の縦軸は光の結合損失を示している。
【００６３】
受光モジュール（ｉ）として使用される場合、前記結合損失は、第２の端面１２に入力した光量に対する第１の端面１１から出射する光量の損失分を意味し、発光モジュール（ｉｉ）として使用される場合、前記結合損失は、第１の端面１１に入力した光量に対する第２の端面１２から出射する光量の損失分を意味している。
【００６４】
図６では、第２の端面１２（湾曲部１４の一方の端面）を始端とし、第２の端面１２（湾曲部１４の一方の端面）と垂直な方向での湾曲部１４の長さ寸法をＬで示している。Ｌは８ｍｍである。
【００６５】
図７から、受光モジュール（ｉ）としての使用であっても、発光モジュール（ｉｉ）としての使用であっても、距離ｘが、Ｌの１／８以上で３／８以下のときに結合損失を小さくできる。また、図６に示すように、位置決め部１５が湾曲部１４において、第２の端面１２に近い側に設けられているため、受光モジュール（ｉ）として使用する方が、発光モジュール（ｉｉ）として使用するときよりも結合損失を小さくできる。
【００６６】
なお、発光モジュールの場合の結合損失を低下させるために、位置決め部１５の前端面１５ｂに金属膜や白色膜を形成し、前端面１５ｂの光の反射率を高める手段を設けてもよい。
【００６７】
図４と図５は、導光部材に設けられた位置決め部の変形例を示している。
図４に示す導光部材１１０の位置決め部１１５では、凹部１１５ｅがＸ１−Ｘ２方向に向けて開口している。この凹部１１５ｅが中央ハウジング部７の嵌合突起に嵌合することで、導光部材１１０の前後方向（Ｚ１−Ｚ２方向）の位置決め精度を高めることができる。
【００６８】
図５に示す導光部材２１０の位置決め部２１５では、丸穴の凹部２１５ｅが形成されており、中央ハウジング部７の嵌合突起２１６ｂは円柱形状である。凹部２１５ｅが嵌合突起２１６ｂに嵌合することで、導光部材２１０を左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）と前後（Ｚ１−Ｚ２方向）の双方へ位置決めしやすい。
【００６９】
図４と図５に示す変形例においても、導光部材を、第１の端面中心線Ｏ１をハウジングの収納空間に向けてＹ２方向へ挿入することで、ハウジング内で導光部材を位置決めすることが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１ ハウジング
２ 基台部
３ 発光素子または受光素子である光学素子
４ 被覆層
６ 下ハウジング部
７ 中央ハウジング部
７ａ 収納空間
７ｂ 底部
７ｃ 挿入口
７ｄ ファイバ保持部
９ 上ハウジング部（蓋体）
９ａ 位置決め空間
１０ 導光部材
１１ 第１の端面
１２ 第２の端面
１４ 湾曲部
１５ 位置決め部
１５ｅ 凹部
２３ 光ファイバ
１１０，２１０ 導光部材
１１５，２１５ 位置決め部
Ｏ１ 第１の端面中心線
Ｏ２ 第２の端面中心線
Ｏ３ 内部中心線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングに設けられた受光素子または発光素子と、前記ハウジングに収納された透光材料製の導光部材と、前記ハウジングに設けられて光ファイバの端部を保持するファイバ保持部とを有する光モジュールにおいて、
前記導光部材は、前記受光素子または前記発光素子に対面する第１の端面と前記光ファイバの端面と対向する第２の端面とを有し、前記第１の端面の図心を通って前記第１の端面と直交する第１の端面中心線と、前記第２の端面の図心を通って前記第２の端面と直交する第２の端面中心線とが１８０度未満の角度を成しているとともに、前記第１の端面と前記第２の端面との間に、断面の図心を通る内部中心線が曲線となる湾曲部が設けられており、
前記ハウジングに収納空間が設けられ、前記収納空間は、底部に前記発光素子または前記受光素子が配置され、前記底面に対向する位置に挿入口が開口しており、前記導光部材は、前記第１の端面中心線が前記底部に向かうように前記挿入口から前記収納空間に挿入されて、前記ハウジングに位置決めされて保持されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記導光部材には、前記第１の端面中心線と平行に延びる位置決め部が一体に形成されており、前記位置決め部が、前記ハウジングの内部に当接して、前記導光部材の前記底部に向かう方向の位置決めおよび前記方向と直交する向きの位置決めが行われる請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記位置決め部に凹部または穴部が形成され、前記ハウジングの内部に前記凹部または前記穴部に嵌合する突部が形成されており、前記導光部材を、前記第１の端面中心線が前記底部に向かうように前記収納空間に挿入したときに、前記凹部または穴部が前記突部と嵌合する請求項２記載の光モジュール。
【請求項４】
前記湾曲部の端部を始端として、前記端部の断面と直交する向きの前記湾曲部の全長をＬとしたときに、前記始端から前記位置決め部までの距離が、前記長さＬの１／８以上で３／８以下である請求項２または３記載の光モジュール。
【請求項５】
前記ハウジングの前記挿入口を塞ぐ蓋体が設けられており、前記導光部材が前記収納空間に挿入されて、前記蓋体によって前記導光部材が抜け止めされている請求項１ないし４のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項６】
前記湾曲部での前記導光部材の断面の形状は、外周側の表面が、前記内部中心線と直交する向きに曲率を有する曲面であり、内周側の表面が、前記内部中心線と直交する向きに曲率を有していない請求項１ないし５のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングに設けられた受光素子または発光素子と、前記ハウジングに収納された透光材料製の導光部材と、前記ハウジングに設けられて光ファイバの端部を保持するファイバ保持部とを有する光モジュールにおいて、
前記導光部材は、前記受光素子または前記発光素子に対面する第１の端面と前記光ファイバの端面と対向する第２の端面とを有し、前記第１の端面の図心を通って前記第１の端面と直交する第１の端面中心線と、前記第２の端面の図心を通って前記第２の端面と直交する第２の端面中心線とが１８０度未満の角度を成しているとともに、前記第１の端面と前記第２の端面との間に、断面の図心を通る内部中心線が曲線となる湾曲部が設けられており、
前記ハウジングに収納空間が設けられ、前記収納空間は、底部に前記発光素子または前記受光素子が配置され、前記底面に対向する位置に挿入口が開口しており、前記導光部材は、前記第１の端面中心線が前記底部に向かうように前記挿入口から前記収納空間に挿入されて、前記ハウジングに位置決めされて保持されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記導光部材には、前記第１の端面中心線と平行に延びる位置決め部が一体に形成されており、前記位置決め部が、前記ハウジングの内部に当接して、前記導光部材の前記底部に向かう方向の位置決めおよび前記方向と直交する向きの位置決めが行われる請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記位置決め部に凹部または穴部が形成され、前記ハウジングの内部に前記凹部または前記穴部に嵌合する突部が形成されており、前記導光部材を、前記第１の端面中心線が前記底部に向かうように前記収納空間に挿入したときに、前記凹部または穴部が前記突部と嵌合する請求項２記載の光モジュール。
【請求項４】
前記湾曲部の端部を始端として、前記端部の断面と直交する向きの前記湾曲部の全長をＬとしたときに、前記始端から前記位置決め部までの距離が、前記長さＬの１／８以上で３／８以下である請求項２または３記載の光モジュール。
【請求項５】
前記ハウジングの前記挿入口を塞ぐ蓋体が設けられており、前記導光部材が前記収納空間に挿入されて、前記蓋体によって前記導光部材が抜け止めされている請求項１ないし４のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項６】
前記湾曲部での前記導光部材の断面の形状は、外周側の表面が、前記内部中心線と直交する向きに曲率を有する曲面であり、内周側の表面が、前記内部中心線と直交する向きに曲率を有していない請求項１ないし５のいずれかに記載の光モジュール。
【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２０１０−１６９８１９（Ｐ２０１０−１６９８１９Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１０４６（Ｐ２００９−１１０４６）
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]