JP2015031814A - レンズ部品および光モジュール。 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で多チャンネル、かつ製造の容易なレンズ部品を提供する。
【解決手段】光ファイバ心線７と受発光素子５２とを光接続するレンズ部品６０であって、光ファイバ心線７と受発光素子５２の間の光路Ａ上に設けられた凹部６３と、凹部６３の光ファイバ心線７側の面である第一側面６４に設けられた複数の第一レンズ面６６ａと、凹部６３の受発光素子５２側の面である第二側面６５に設けられ、第一レンズ面６６ａとは異なる光路を構成する第二レンズ面６６ｂと、を有し、第一レンズ面６６ａの光軸方向の一方側から透視的に第一レンズ面６６ａと第二レンズ面６６ｂを見たときに、第二レンズ面６６ｂは第一レンズ面６６ａの間に位置している。
【選択図】図３

Description

この発明は、レンズ部品および光モジュールに関する。

パソコンと周辺機器間の通信や、データセンターあるいはハイパフォーマンスコンピュータでのボード間通信などに、近年光ファイバケーブルが用いられてきている。特許文献１などにより、電子基板上に実装された受発光素子と光ファイバをレンズモジュール（レンズ部品）で光接続する技術が知られている。特許文献１によれば、一方のレンズ部品間でほぼコリメート光に拡大されたビームを、もう一方のレンズ部品で受光ファイバや受光素子に結合させることにより、レンズ部品間での軸ずれに対する光損失が小さい結合系を実現している。

特開２００４−１０１８４８号公報

光ファイバケーブルを用いた伝送系ではデータの大容量化に伴い、狭いスペースに多くの機器や素子を配置する必要が生じており、受発光素子や光ファイバは通常多チャンネル構成となっている。このため、小型でかつ多チャンネルのレンズ部品が望まれており、多数のレンズ面を狭い領域に配列する必要がある。

一方で、結合効率の観点からレンズ有効径が大きいことが好ましい。そこで狭い領域において多数のレンズ面を形成する場合には、特許文献１のように隣接するレンズ面同士が接するようにレンズ面を配列することが考えられる。しかしこのようなレンズ部品では、レンズ部品を形成する金型を加工することが難しい。

そこで本発明は、小型化が可能なレンズ部品を提供することを目的とする。

本発明は、
第一光学要素と第二光学要素とを光接続するレンズ部品であって、
前記第一光学要素と前記第二光学要素の間の光路上に設けられた光透過部と、
前記光透過部の前記第一光学要素側の面である第一側面に設けられた複数の第一レンズ面と、
前記光透過部の前記第二光学要素側の面である第二側面に設けられ、前記第一レンズ面とは異なる光路を構成する少なくとも一つの第二レンズ面と、を有し、
前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面は前記第一レンズ面の間に位置している、レンズ部品である。

また本発明は、上記したレンズ部品と、
第一光学要素としての光ファイバと、
第二光学要素としての受発光素子と、を備え、
第一レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数は、第二レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数より小さい、光モジュールである。

本発明によれば、小型化が可能なレンズ部品および光モジュールを提供できる。

第一実施形態に係るレンズ部品を備えた光モジュールの斜視図である。 ハウジングを外した状態を示す光モジュールの斜視図である。 光モジュールの断面図である。 レンズ部品の上面図である。 レンズ部品の一端側から見た正面図である。 第二実施形態に係るレンズ部品を備えた光モジュールの概略側面図である。 レンズ部品の上面図である。 レンズ部品の第一側面側から見た正面図である。 図８に示したレンズ部品の変形例の正面図である。 変形例１に係るレンズ部品の第一側面側から見た正面図である。 変形例２に係るレンズ部品の第一側面側から見た正面図である。 変形例３に係るレンズ部品の第一側面側から見た正面図である。 レンズ部品を示す図であって、（ａ）は参考例に係るレンズ部品の上面図、（ｂ）は本発明の第二実施形態に係るレンズ部品の上面図である。 図１３の（ｂ）に示したレンズ部品の一部拡大図である。 本発明の実施例に係るレンズ部品の上面図である。

〈本発明の実施形態の概要〉
最初に本発明の実施形態の概要を説明する。
本発明にかかるレンズ部品の一実施形態は、
（１）第一光学要素と第二光学要素とを光接続するレンズ部品であって、
前記第一光学要素と前記第二光学要素の間の光路上に設けられた光透過部と、
前記光透過部の前記第一光学要素側の面である第一側面に設けられた複数の第一レンズ面と、
前記光透過部の前記第二光学要素側の面である第二側面に設けられ、前記第一レンズ面とは異なる光路を構成する少なくとも一つの第二レンズ面と、を有し、
前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面は前記第一レンズ面の間に位置している。
（１）の構成によれば、レンズ部品を小型化できる。

（２）前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面は、前記第一レンズ面の配列方向について前記第一レンズ面の間に設けられていても良い。
（２）の構成によれば、レンズ部品を小型化できる。

（３）前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面の少なくとも一部は前記第一レンズ面に重複していてもよい。
（３）の構成によれば、レンズ面の有効径を小さくすることなく、レンズ部品を小型化できる。

（４）前記光透過部は、透明樹脂で形成されており、前記第一レンズ面は前記第一側面から第一光学要素側に突出する凸レンズであり、前記第二レンズ面は前記第二側面から第二光学要素側に突出する凸レンズであっても良い。
（４）の構成によれば、金型による成形が容易である。

（５）前記光透過部は、前記レンズ部品に設けられた凹部によって形成された空間であり、前記第一レンズ面は前記第一側面から第二光学要素側に突出する凸レンズであり、前記第二レンズ面は前記第二側面から第一光学要素側に突出する凸レンズであっても良い。
（５）の構成によれば、凹部以外の面を使って、第一レンズ面および第二レンズ面のほかに反射面や付加レンズ面を設けることができる。

（６）前記第一側面よりも第一光学要素側には、第一光学要素としての光ファイバが挿入される孔部が設けられていてもよい。
（６）の構成によれば、光ファイバの位置決め精度を高めることができる。

本発明にかかる光モジュールの一実施形態は、
（７）上記した（１）から（６）のいずれかのレンズ部品と、
第一光学要素としての光ファイバと、
第二光学要素としての受発光素子と、を備え、
第一レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数は、第二レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数より小さい。
（７）の構成によれば、光モジュールを小型化できる。

〈本発明の実施形態の詳細〉
以下、本発明に係るレンズ部品の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（第一実施形態）
図１は、第一実施形態に係るレンズ部品を備えた光モジュールの斜視図である。図２は、ハウジングを外した状態を示す光モジュールの斜視図である。

図１に示すように、光モジュール１は、ハウジング２０と、ハウジング２０の前端側に設けられた電気コネクタ２２と、ハウジング２０の後端側に取り付けられた光ファイバケーブル３とを備えている。

光ファイバケーブル３は、複数本（ここでは４本）の光ファイバ心線（光伝送要素）７を備えている。光ファイバ心線７は、コアとクラッドが石英ガラスである光ファイバ（ＡＧＦ：All Glass Fiber）、クラッドが硬質プラスチックからなるプラスチック光ファイバ（ＨＰＣＦ：Hard Plastic Clad Fiber）、等を用いることができる。

図２に示すように、ハウジング２０の内部には、回路基板２４と、回路基板２４に設けられたレンズ部品６０が収容されている。

電気コネクタ２２は、接続対象（パソコンなど）に挿入され、接続対象と電気的に接続される部分である。電気コネクタ２２は、ハウジング２０の前端側に配置されており、ハウジング２０から前方に突出している。電気コネクタ２２は、接触子２２ａにより回路基板２４に電気的に接続されている。

レンズ部品６０が搭載される回路基板２４は、所定の厚みを有している。回路基板２４は、平面視で略矩形形状を呈している。回路基板２４は、例えば、ガラスエポキシ基板、セラミック基板などの絶縁基板である。回路基板２４の表面又は内部には、金（Ａｕ）、アルミ（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などにより回路配線が形成されている。回路基板２４の搭載面２４ａには、半導体５１が搭載されている。

回路基板２４の搭載面２４ａには、受発光素子(光学部品)５２（図３参照）が搭載されている。回路基板２４は、半導体５１と受発光素子５２とを、電気コネクタ２２に電気的に接続している。半導体５１は、例えば受発光素子５２を駆動する駆動ＩＣ（Integrated Circuit）や波形整形器であるＣＤＲ（Clock Data Recovery）装置である。

複数の受発光素子５２は、回路基板２４の搭載面２４ａに搭載されている。受発光素子５２は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）などの発光素子である。あるいは、受発光素子５２は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）などの受光素子である。

＜レンズ部品＞
図３はレンズ部品６０の側断面図であり、図４はレンズ部品６０の上面図である。図示したように、レンズ部品６０は、回路基板２４の搭載面２４ａに、受発光素子５２を覆うように設けられている。受発光素子５２と光ファイバケーブル３の光ファイバ心線７は、レンズ部品６０を介して光学的に接続されている。本例では、レンズ部品６０は、送信２チャンネル、受信２チャンネルの合計４チャンネルで４本の光ファイバ心線７と４つの受発光素子５２とを光学的に接続する（図４参照）。

レンズ部品６０は、透明樹脂の樹脂成形により形成される部品である。レンズ部品６０の射出成形用材料としては、市販されている各種の透明材料が使用可能である。透明材料としては、例えば、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）などが適当である。

レンズ部品６０は、略直方体状の部材である。レンズ部品６０の下面は回路基板２４と略平行とされている。レンズ部品６０の下面には、回路基板２４側へ突出する脚部６０ａが設けられている。レンズ部品６０は、脚部６０ａを回路基板２４の搭載面２４ａへ当接させた状態で回路基板２４に支持されている。

レンズ部品６０は、固定部６１と、光制御部６２と、反射面７３とを備えている。固定部６１と光制御部６２の間には、上方に向かって開口する凹部６３が設けられている。

図示したレンズ部品６０内において、光信号が通る光路Ａは、光ファイバ心線７と反射面７３との間の図３の左右方向に延びる経路と、反射面７３と回路基板２４上の受発光素子５２との間の上下方向に延びる経路とからなる。具体的には光路Ａは、後述する孔部７１に固定された光ファイバ心線７から、レンズ面６６ａ，６６ｂ、反射面７３、素子側レンズ面７５を経て受発光素子５２に至る経路である。この光路Ａ上であって固定部６１と光制御部６２との間に、凹部６３が設けられている。図４に示したように、本実施形態のレンズ部品６０においては、幅方向に４本のそれぞれ独立した光路Ａが設けられている。

（固定部）
レンズ部品６０の固定部６１は、凹部６３よりも光ファイバ心線７側の部分である。固定部６１には、光ファイバ心線７が挿入される孔部７１が設けられている。孔部７１は、回路基板２４に沿って図３の左右方向に延びている。孔部７１は光ファイバ心線７側に開口している。孔部７１の凹部６３側は閉塞されて、ファイバ突き当て面７１ａとされている。孔部７１の軸と、孔部７１に挿入されている部分の光ファイバ心線７の光軸は一致している。

孔部７１に光ファイバ心線７を挿入して固定することにより、光ファイバ心線７の長手方向と直交する面内方向における光ファイバ心線７の位置精度が高められている。また突き当て面７１ａによって光ファイバ心線７の長手方向における光ファイバ心線７の位置精度が高められている。

（光制御部）
レンズ部品６０の光制御部６２は、凹部６３に対して固定部６１と反対側の部分である。光制御部６２には、素子側レンズ面７５（付加レンズ面の一例）が形成されている。素子側レンズ面７５は素子側レンズ形成面６２ａに設けられている。素子側レンズ形成面６２ａは回路基板２４に向かい合う光制御部６２の下面に形成されている。素子側レンズ形成面６２ａは回路基板２４と平行な面である。素子側レンズ面７５は回路基板２４に向かって突出する凸レンズである。

また、光制御部６２の素子側レンズ形成面６２ａの上方側の面は反射面７３（光路変更部の一例）とされている。反射面７３は、素子側レンズ形成面６２ａに対して４５度の角度をなしている。反射面７３によって、回路基板２４に沿って左右方向に延びる光ファイバ心線７から凹部６３に向かって延びる光路Ａの向きが、受発光素子５２と素子側レンズ面７５を通る光路Ａに向かって変更されている。

（凹部）
凹部６３は光を透過させる光透過部の一例である。凹部６３は、第一側面６４、第二側面６５および、２つの側面６４，６５の下端を接続する底面とから形成されている。凹部６３は、回路基板２４と反対側に向かって開口する。第一側面６４は、固定部６１の光制御部６２側を向く面である。第二側面６５は、光制御部６２の固定部６１側を向く面である。

本実施形態においては、第一側面６４と第二側面６５との距離が凹部６３の開口側に向かって小さくならないように凹部６３が形成されている。これにより、レンズ部品６０を樹脂成形する際に、第一レンズ面６６ａおよび第二レンズ面６６ｂを傷つけることなく凹部６３を形成する金型を凹部６３から抜くことができ、レンズ部品６０の製造が容易とされている。なお第一側面６４と第二側面６５との距離とは第一側面６４の法線に沿った第一側面６４と第二側面６５の間の長さである。

図４に示すように、凹部６３の光ファイバ心線７側の面である第一側面６４には、複数（本実施形態では２つ）の第一レンズ面６６ａが設けられている。また凹部６３の受発光素子５２側の面である第二側面６５には、複数（本実施形態では２つ）の第二レンズ面６６ｂが設けられている。第一レンズ面６６ａは第一側面６４から第二側面６５側に向かって突出する凸レンズである。第二レンズ面６６ｂは第二側面６５から第一側面６４側に向かって突出する凸レンズである。第一レンズ面６６ａと第二レンズ面６６ｂはそれぞれの大きさや形状を異ならせてもよいし、同一の大きさおよび形状のレンズ面としてもよい。

図４に示したように、複数の第一レンズ面６６ａおよび第二レンズ面６６ｂはそれぞれ異なる光路Ａ上に設けられている。複数の第一レンズ面６６ａおよび第二レンズ面６６ｂは、それぞれの光路Ａ上において、光ファイバ心線７と反射面７３との間に設けられ、光ファイバ心線７と反射面７３とを光学的に接続する互いに同様の機能を持った光学要素である。

図５は、第二レンズ面６６ｂの光軸方向の一方側である図４の矢印Ｖ方向からレンズ面６６ａ，６６ｂを透視的に見た図である。図示したように、第一レンズ面６６ａおよび第二レンズ面６６ｂはレンズ部品６０の幅方向に直線状に配列されている。第一レンズ面６６ａおよび第二レンズ面６６ｂはこの直線上に交互に設けられている。言い換えれば、その光軸方向の一方側から第一レンズ面６６ａおよび第二レンズ面６６ｂを透視的に見たときに、第一レンズ面６６ａの隣には第二レンズ面６６ｂが設けられている。また二つの第一レンズ面６６ａの間には第二レンズ面６６ｂが設けられている。

このようなレンズ部品６０において、光ファイバ心線７から受光素子５２に伝送される光は、図４に示した光路Ａ１を通過する。光ファイバ心線７から光が伝送されてくると、該光は光ファイバ心線７の端面からレンズ部品６０に拡散しながら入射する。拡散した光は第一側面６４で屈折されて凹部６３を透過して第二側面６５に設けられた第二レンズ面６６ｂにより略平行光とされる。この平行光は反射面７３により素子側レンズ面７５へ向けて反射される。素子側レンズ面７５は該平行光を集光させて受光素子５２に入射させる。このようにして光ファイバ心線７からの光が受光素子５２に伝送される。

発光素子５２から光ファイバ心線７に伝送される光は、図４に示した光路Ａ２を通過する。発光素子５２が光を発すると、該光は拡散しながら素子側レンズ面７５に入射する。素子側レンズ面７５は該拡散光を略平行光とさせて反射面７３に入射させる。反射面７３は該平行光を第二側面６５の第二レンズ面６６ｂに向けて反射させる。反射光は第二側面６５で屈折されて凹部６３を透過し、第一側面６４に設けられた第一レンズ面６６ａにより光ファイバ心線７の端面に集光される。このようにして発光素子５２からの光が光ファイバ心線７に伝送される。

このようなレンズ部品６０は、光接続する光ファイバ心線７や受発光素子５２に応じて、複数の種類が作製される。それぞれの種類のレンズ部品６０のレンズ面６６ａ，６６ｂおよび素子側レンズ面７５の形状は、光結合効率が最も高くなるようにそれぞれ最適な形状に設計される。
例えば、複数種類のレンズ部品６０において、それぞれのレンズ面６６ａ，６６ｂおよび素子側レンズ面７５の形状は、光接続する光ファイバ心線７の太さや種類、光信号のモード数、あるいは受発光素子５２の大きさや種類などに応じて、大きさや曲率が互いに異なっている。

（効果）
このような第一実施形態に係るレンズ部品６０は、複数の第一レンズ面６６ａおよび少なくとも一つの第二レンズ面６６ｂを有する多チャンネルのレンズ部品である。このレンズ部品６０において、図５に示したように、第一レンズ面６６ａおよび第二レンズ面６６ｂの光軸方向の一方側から第一レンズ面６６ａおよび第二レンズ面６６ｂを透視的に見たときに、第二レンズ面６６ｂが第一レンズ面６６ａの間に位置している。このため、この方向から見たときのレンズ部品を小型化できる。以下に詳しく説明する。

本実施形態とは異なり、凹部６３の第一側面６４または第二側面６５の一方側の面にのみ第一レンズ面６６ａ、第二レンズ面６６ｂの両方を設ける場合には、該一方の面に第一レンズ面６６ａ、第二レンズ面６６ｂが密集して設けられることになる。したがって各々のレンズ面６６ａ，６６ｂの離間距離が短くなり、各々のレンズ面６６ａ，６６ｂの形状精度が低下する。また各々のレンズ面６６ａ，６６ｂの有効径を大きく確保することができない。また各々のレンズ面６６ａ，６６ｂの形状精度を保つため、あるいは大きな有効径を確保するために離間距離を大きく設定すると、レンズ面６６ａ，６６ｂが設けられる面が大型化してレンズ部品６０を小型化できない。

しかし、本実施形態においては、各々のレンズ面６６ａ，６６ｂがそれぞれ第一側面６４、第二側面６５に設けられている。つまり、第一側面６４には第一レンズ面６６ａのみが設けられ、第二レンズ面６６ｂが設けられていない。また、第二レンズ面６６ｂが２つの第一レンズ面６６ａの間に位置している。このため、各々のレンズ面６６ａ，６６ｂを同一の面に形成する場合に第二レンズ面６６ｂが占めていた２つの第一レンズ面６６ａの間の領域を、レンズ面が形成されない領域Ｓ（図４参照）として確保することができる。この領域Ｓの分だけ、複数の第一レンズ面６６ａの離間距離を大きく確保できる。これにより、第一レンズ面６６ａの形状精度を高めることができる。あるいは、領域Ｓにはみ出すように、第一レンズ面６６ａの有効径を大きく設計することができる。
なお、上述の説明では第一レンズ面６６ａの形状精度を高め、有効径を大きく設計できることを説明したが、第二レンズ面６６ｂについても同様に、レンズ部品６０を大型化させることなく形状精度を高め、有効径を大きく設計できる。

また、各々のレンズ面６６ａ，６６ｂを同一の面に形成する場合に第二レンズ面６６ｂが占めていた２つの第一レンズ面６６ａの間の領域を使って、２つの第一レンズ面６６ａ相互の離間距離を大きく確保できる。このため、各々のレンズ面６６ａ，６６ｂを同一の面に形成する場合よりもレンズ部品を大型化させることなく、該離間距離を大きく設定できる。
同様に、各々のレンズ面６６ａ，６６ｂを同一の面に形成する場合に第二レンズ面６６ｂが占めていた２つの第一レンズ面６６ａの間の領域を使って、第一レンズ面６６ａの有効径を大きくできる。このため、各々のレンズ面６６ａ，６６ｂを同一の面に形成する場合よりもレンズ部品を大型化させることなく、第一レンズ面６６ａの有効径を大きく設定できる。

さらに、その光軸方向の一方側から第一レンズ面６６ａおよび第二レンズ面６６ｂを透視的に見たときに、第一レンズ面６６ａと第二レンズ面６６ｂの一部が互いに重なり合うように形成してもよい。このような構成によれば、該方向から見たときのレンズ部品６０を、各々のレンズ面６６ａ，６６ｂを同一の面に形成する場合よりも小型化することができる。

また、図５に示したように、第一レンズ面６６ａは直線状に配列されている。この配列方向を第一レンズ面６６ａの配列方向としたときに、第一レンズ面６６ａの配列方向について第一レンズ面６６ａの間に第二レンズ面６６ｂが設けられている。これにより、配列方向と交差する方向についてレンズ部品６０が大型化しない。このように、その光軸方向の一方側から第一レンズ面６６ａおよび第二レンズ面６６ｂを透視的に見たときに現れる面が効率的に使われており、この方向から見たときのレンズ部品６０の大きさが小さくされている。

また本実施形態に係るレンズ部品６０においては、レンズ部品６０に設けられた凹部６３によって形成された空間が光透過部とされている。第一レンズ面６６ａは第一側面６４から第二側面６５側に突出する凸レンズである。第二レンズ面６６ｂは第二側面６５から第一側面６４側に突出する凸レンズである。このようにレンズ部品６０に凹部６３を設けることによって、第一側面６４と第二側面６５が形成され、これらの第一側面６４と第二側面６５にそれぞれ第一レンズ面６６ａおよび第二レンズ面６６ｂを形成することができる。つまり、第一レンズ面６６ａと第二レンズ面６６ｂを形成する面を、凹部６３によって簡単に確保できるため、レンズ部品６０の設計が容易になる。

＜第二実施形態＞
図６は、第二実施形態に係るレンズ部品を備えた光モジュールの概略側面図である。図６の（ａ）と（ｂ）とで異なる光路Ａ３，Ａ４の断面を示している。図７はレンズ部品８０の上面図である。図６の（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態において、光モジュール１Ａは、レンズ部品８０と、素子側レンズ部品９０とを備えている。光モジュール１Ａも第一実施形態と同様に４チャンネルの光路を有している（図７参照）。

レンズ部品８０および素子側レンズ部品９０は、透明樹脂の樹脂成形により形成される部品である。レンズ部品８０および素子側レンズ部品９０の射出成形用材料としては、各種の透明材料が使用可能である。透明材料としては、例えば、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）などを用いることができる。

素子側レンズ部品９０は、受発光素子５２とレンズ部品８０とを光学的に接続する部品である。素子側レンズ部品９０は、結合レンズ面９１、素子側レンズ面９２、反射面９３を有する。

結合レンズ面９１は、レンズ部品８０に対向する結合レンズ形成面９１ａに設けられている。結合レンズ面９１は、回路基板２４と平行な光軸を有する。素子側レンズ面９２は、受発光素子５２と対向する付加レンズ形成面９２ａに設けられている。素子側レンズ面９２は、回路基板２４と直交する光軸を有する。反射面９３は、結合レンズ面９１の光軸と素子側レンズ面９２の光軸の交点に設けられ、結合レンズ面９１と素子側レンズ面９２とを光学的に接続する。

レンズ部品８０は、光ファイバ心線７（第一光学要素の一例）と、素子側レンズ部品９０（第二光学要素の一例）とを光学的に接続する。レンズ部品８０は、略直方体状の本体部８１と、直方体の向かい合う面に設けられた第一レンズ面８６ａおよび第二レンズ面８６ｂとを備えている。

直方体状の本体部８１が光透過部に該当する。本体部８１の光ファイバ心線７側の面が第一側面８４である。この第一側面８４に複数の第一レンズ面８６ａが設けられている。第一レンズ面８６ａは第一側面８４から光ファイバ心線７側に突出する凸レンズである。
本体部８１の素子側レンズ部品９０側の面が第二側面８５である。この第二側面８５に複数の第二レンズ面８６ｂが設けられている。第二レンズ面８６ｂは第二側面８５から素子側レンズ部品９０側に突出する凸レンズである。

図８は、第二レンズ面８６ｂの光軸方向から見たレンズ部品８０の側面図である。図８に示すように、第一レンズ面８６ａおよび第二レンズ面８６ｂの光軸方向の一方側から透視的に第一レンズ面８６ａおよび第二レンズ面８６ｂを見たときに、第二レンズ面８６ｂが第一レンズ面８６ａの間に位置している。第一レンズ面８６ａと第二レンズ面８６ｂは直線状に配列されており、それぞれが交互に配置されている。

この光モジュール１Ａにおける光の伝わり方を説明する。
光ファイバ心線７から受光素子５２に伝わる光は図６の（ａ）および図７に示した光路Ａ３を通過する。光ファイバ心線７により伝送されてきた光は光ファイバ心線７の端面から拡散しながら出射される。この拡散光はレンズ部品８０の第一側面８４に入射して屈折されて本体部８１を透過し、第二レンズ面８６ｂにより平行光とされてレンズ部品８０から出射される。この平行光は図６の（ａ）に示したように素子側レンズ部品９０の結合レンズ面９１により屈折され、反射面９３によって素子側レンズ面９２に向けて反射され、素子側レンズ面９２により屈折されて受光素子５２に集光される。このようにして光ファイバ心線７から受光素子５２に光が伝わる。

発光素子５２から光ファイバ心線７に伝わる光は図６の（ｂ）および図７に示した光路Ａ４を通過する。図６の（ｂ）に示したように、発光素子５２からの光は素子側レンズ部品９０に向けて拡散しながら出射される。この拡散光は素子側レンズ面９２により屈折され、反射面９３によって結合レンズ面９１に向けて反射され、結合レンズ面９１によって平行光とされてレンズ部品８０に入射して、本体部８１を透過する。この平行光はレンズ部品８０の第一レンズ面８６ａによって屈折され、光ファイバ心線７の端面に集光される。
このようにしてレンズ部品８０は、光ファイバ心線７と、素子側レンズ部品９０とを光接続している。

（効果）
このような第二実施形態に係るレンズ部品によっても、図８に示したように、第一レンズ面８６ａおよび第二レンズ面８６ｂの光軸方向の一方側から透視的に第一レンズ面８６ａおよび第二レンズ面８６ｂを見たときに、第二レンズ面８６ｂが第一レンズ面８６ａの間に位置している。このため、各々のレンズ面８６ａ，８６ｂを同一の面に形成する場合に第二レンズ面８６ｂが占めていた２つの第一レンズ面８６ａの間の領域を、レンズ面が形成されない領域Ｓとして確保することができる。この領域Ｓの分を使って、レンズ部品８０が大型化することなく、複数の第一レンズ面８６ａの離間距離を大きく確保し、あるいは、第一レンズ面８６ａの有効径を大きく設計することができる。

さらに、図９に示したように、その光軸方向の一方側から第一レンズ面８６ａおよび第二レンズ面８６ｂを透視的に見たときに、第一レンズ面８６ａと第二レンズ面８６ｂの一部が互いに重なり合うように形成してもよい。このような構成によれば、該方向から見たときのレンズ部品８０を、各々のレンズ面８６ａ，８６ｂを同一の面に形成する場合よりも小型化することができる。

また図８や図９に示したように、第一レンズ面８６ａは直線状に配列されている。この配列方向を第一レンズ面８６ａの配列方向としたときに、第一レンズ面８６ａの配列方向について第一レンズ面８６ａの間に第二レンズ面８６ｂが設けられている。これにより、その光軸方向の一方側から第一レンズ面８６ａおよび第二レンズ面８６ｂを透視的に見たときの空間を効率的に使って、レンズ部品８０が小型化されている。

また、本実施形態に係るレンズ部品８０においては、光透過部は透明樹脂で形成された本体部８１である。第一レンズ面８６ａは第一側面８４から光ファイバ心線７側に突出する凸レンズである。第二レンズ面８６ｂは第二側面８５から素子側レンズ部品９０側に突出する凸レンズである。
第一レンズ面８６ａを形成する金型と第二レンズ面８６ｂを形成する金型とを組み合わせて樹脂成形することにより、レンズ部品８０を容易に形成できる。また相異なる第一側面８４と第二側面８５にそれぞれ第一レンズ面８６ａおよび第二レンズ面８６ｂが設けられているため、レンズ部品８０を樹脂成形する際に、それぞれのレンズ面８６ａ，８６ｂを形成するための金型を抜きやすい。

＜変形例＞
次に、第一レンズ面および第二レンズ面の配置が異なる各種の変形例について、レンズ部品８０を用いて説明する。
（変形例１）
図１０は、変形例１に係るレンズ部品の第一側面側から見た正面図である。
上述した第二実施形態では、レンズ部品８０の側面視で、第一レンズ面８６ａと第二レンズ面８６ｂとが直線上に配列された例を説明したが、本発明はこの例に限られない。図１０に示すように、直線的に配列された第一レンズ面８６ａに対して、該直線Ｌから外れた位置であって２つの第一レンズ面８６ａの間に第二レンズ面８６ｂを配置してもよい。第一レンズ面８６ａの配列方向の寸法を短くすることができる。

上述した第二実施形態では、レンズ部品８０の側面視で、第一レンズ面８６ａと第二レンズ面８６ｂとが交互に配置された例を説明したが、本発明はこの例に限られない。図１１に示すように、直線上に２つの第二レンズ面８６ｂと１つの第一レンズ面８６ａとがこの順で配列されるように設けてもよい。

上述した第二実施形態および変形例では、第一レンズ面８６ａと第二レンズ面８６ｂとを直線的に配列させた例を説明したが、本発明はこの例に限られない。図１２に示したように、第一レンズ面８６ａを格子状に配列させ、該格子の隙間に第二レンズ面８６ｂを配置してもよい。換言すれば、図１２に示した面について、第一レンズ面８６ａの上下左右に第二レンズ面８６ｂが隣接するように、第一レンズ面８６ａと第二レンズ面８６ｂとを配置してもよい。

〈設計例〉
上述した第二実施形態について、有効径に関するレンズ部品８０の設計手法を具体的に説明する。図１３の（ａ）は参考例に係るレンズ部品の上面図である。図１３の（ｂ）は第二実施形態に係るレンズ部品８０の上面図である。図１４は、図１３の（ｂ）に示したレンズ部品８０の拡大図である。

図１３の（ａ）は、本発明とは異なる参考例に係るレンズ部品１００の上面図である。図示したように、各チャンネルに対応したレンズ面１０１が一つの側面１０２だけに形成されているので、各レンズ面１０１は隣同士で接した配置となる。このレンズ部品１００を射出成形で形成する場合、レンズ面１０１が接して配置されているので、レンズ面１０１を形成する金型の加工が難しい。このため、形状精度の高いレンズ面１０１を備えたレンズ部品１００の製造が難しい。

図１３（ａ）に示すように、一つの側面１０２だけにレンズ面１０１が形成されたレンズ部品１００では、形状が設計通りできている補償値を考慮すると、実際のレンズ面１０１の直径に対して、レンズ面１０１の有効径は１以下の係数ａを掛けた値（一般的にはａ＝０．８５）に制限される。このため、各チャンネルの光軸間隔Ｐに対し、レンズ面１０１が形成されている領域はレンズ面の直径Ｐの範囲となるが、実質的なレンズ面１０１の範囲、すなわちレンズ面１０１の有効径はａ×Ｐの範囲となる。

これに対して、図１３（ｂ）に示す本実施形態のレンズ部品８０においては、第二のレンズ面の直径をＰ１、第一のレンズ面の直径をＰ２とすると、上述したように同一面上の隣り合うレンズ面の間の領域Ｓを使って、Ｐ１およびＰ２を大きく設定することができるので、（Ｐ１＋Ｐ２）＞２Ｐとすることができる。この場合のレンズ面の有効径の平均はａ×（Ｐ１＋Ｐ２）／２である。つまり、レンズ面の有効径の平均ａ×（Ｐ１＋Ｐ２）／２は、ａ×Ｐより大きくなる。図１３の本実施形態のレンズ部品８０によれば、図１３の（ａ）に示した参考例のレンズ部品１００よりも、レンズ面の有効径を大きく設定することができる。

本実施形態のレンズ部品８０では、上述したように、光ファイバ心線７から出射した光がレンズ径Ｐ１の第二レンズ面８６ｂに入射され、略コリメートの光がレンズ径Ｐ２の第一レンズ面８６ａにより集光される。その光が、光ファイバ心線７に入射される。

光ファイバ心線７としてマルチモード光ファイバを用いた場合、通常、マルチモード光ファイバからの出射光は、そこに至るまでの伝送路の状態などにより、最大開口数ＮＡで出射される可能性がある。そこでレンズ部品８０は、最大開口数ＮＡを想定して設計される。一方、組立誤差などを考慮して、設計上の光ファイバ心線への入射開口数ＮＡは、光ファイバ心線の開口数ＮＡより小さい角度（例えば０．７×ＮＡ）になるように、レンズ部品８０が設計される。

このため、第二レンズ面８６ｂ側に第一レンズ面８６ａよりも幅の広い光路を確保しておくことが好ましく、Ｐ１＞Ｐ２であることが望ましい。この場合、第二レンズ面８６ｂのレンズ面の主点はレンズ内に存在し、第一レンズ面８６ａのレンズ面の主点はほぼレンズ面上になる。そのため、第二レンズ面８６ｂのレンズ面の焦点距離ｆ１と第一レンズ面８６ａのレンズ面の焦点距離ｆ２の関係はｆ１＞ｆ２となる。

図１４に、第二レンズ面８６ｂを通過する光のビーム幅Ｐ１´と、第一レンズ面８６ａを通過する光のビーム幅Ｐ２´と、各種パラメータの関係を示した。レンズ面の有効径はビーム幅よりも大きく設定する必要があるので、ａ×Ｐ１＞Ｐ１´、ａ×Ｐ２＞Ｐ２´とする必要がある。また、ビームが空間内で重ならないようにするために、Ｐ１´＋Ｐ２´＜２×Ｐとする必要がある。

図１４の例では第一レンズ面８６ａを通過する光のビーム幅Ｐ２´が小さく図示されているので、（Ｐ１＋Ｐ２）＞２Ｐなる構造をとる必要がないように思われる。しかし、実際には公差などにより、ビーム幅Ｐ１´、Ｐ２´を大きく見積もって設計する必要があり、（Ｐ１＋Ｐ２）＞２Ｐなる構造は効果を発揮する。

なお、このようなビーム幅であれば、図１３の（ａ）に示す参考例のレンズ部品１００でも、レンズ面の大きさを工夫すればレンズ部品を小型にできるようにも考えられる。しかしこの場合には、第一レンズ面８６ａを通過する光の光ファイバ心線への入射開口数ＮＡが小さくなる。幾何光学的には、入射開口数ＮＡと入射面での像のサイズは反比例の関係にあり（ラグランジュの不変則）、入射開口数ＮＡが小さくなった分、光ファイバ心線の入射位置での像サイズが大きくなり、結合効率が低下する。

図１５は本発明の第二実施形態を適用して作製した実施例に係るレンズ部品の各種寸法を示している。本実施例のレンズ部品は、４チャンネルの構成で、光ファイバ心線への入射チャンネルと光ファイバ心線からの出射チャンネルとが交互に配置されている。第二レンズ面の焦点距離は０．５８ｍｍ、第一レンズ面の焦点距離は０．３４ｍｍとされる。４チャンネルでの実質的な有効径は０．８５×２×（０．３２＋０．２５）＝０．９７ｍｍであり、レンズ径＝チャンネル間隔Ｐとした場合の有効径０．８５×４×０．２５＝０．８５ｍｍより大きくとれる。また、左側の第二側面には各レンズ間に０．１７ｍｍの平面部分が存在し、右側の第一側面には各レンズ間に０．２５ｍｍの平面部分が存在する。このため、このような形状のレンズ部品を容易に製造することができる。

７：光ファイバ心線（第一光学要素，光ファイバ）、５２：受発光素子（第二光学要素）、６０，８０：レンズ部品、６３：凹部（光透過部）、６４，８４：第一側面、６５，８５：第二側面、６６ａ，８６ａ：第一レンズ面、６６ｂ，８６ｂ：第二レンズ面、７１：孔部、Ａ：光路

Claims (7)

1. 第一光学要素と第二光学要素とを光接続するレンズ部品であって、
   前記第一光学要素と前記第二光学要素の間の光路上に設けられた光透過部と、
   前記光透過部の前記第一光学要素側の面である第一側面に設けられた複数の第一レンズ面と、
   前記光透過部の前記第二光学要素側の面である第二側面に設けられ、前記第一レンズ面とは異なる光路を構成する少なくとも一つの第二レンズ面と、を有し、
   前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面は前記第一レンズ面の間に位置している、レンズ部品。
2. 前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面は、前記第一レンズ面の配列方向について前記第一レンズ面の間に設けられている、請求項１に記載のレンズ部品。
3. 前記第一レンズ面の光軸方向の一方側から透視的に前記第一レンズ面と前記第二レンズ面を見たときに、前記第二レンズ面の少なくとも一部は前記第一レンズ面に重複している、請求項１または２に記載のレンズ部品。
4. 前記光透過部は、透明樹脂で形成されており、
   前記第一レンズ面は前記第一側面から第一光学要素側に突出する凸レンズであり、
   前記第二レンズ面は前記第二側面から第二光学要素側に突出する凸レンズである、請求項１から３のいずれか一項に記載のレンズ部品。
5. 前記光透過部は、前記レンズ部品に設けられた凹部によって形成された空間であり、
   前記第一レンズ面は前記第一側面から第二光学要素側に突出する凸レンズであり、
   前記第二レンズ面は前記第二側面から第一光学要素側に突出する凸レンズである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレンズ部品。
6. 前記第一側面よりも第一光学要素側には、第一光学要素としての光ファイバが挿入される孔部が設けられている、請求項５に記載のレンズ部品。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項のレンズ部品と、
   第一光学要素としての光ファイバと、
   第二光学要素としての受発光素子と、を備え、
   第一レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数は、第二レンズ面に結合される前記光ファイバの開口数より小さい、光モジュール。

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