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JP5896098B2 - レンズアレイ - Google Patents

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Description

本発明は、レンズアレイに係り、特に、金型を用いた樹脂成形によって製造するのに好適なレンズアレイに関する。
近年、通信の高速化および通信デバイスの小型化のニーズを反映して、マルチチャンネルの光通信をコンパクトな構成で実現するのに有効な光学部品として、複数のレンズが並列配置されたレンズアレイの需要が益々高まりつつある。
この種のレンズアレイは、従来から、複数の発光素子（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を備えた光電変換装置が取り付け可能とされるとともに、複数の光ファイバが取り付け可能とされていた。
そして、レンズアレイは、このように光電変換装置と複数の光ファイバとの間に配置された状態で、光電変換装置の各発光素子から出射された光を、各光ファイバの端面に光学的に結合させることにより、マルチチャンネルの光通信を行うことが可能とされていた。
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。
さらに、光電変換装置の中には、双方向通信に対応すべく、発光素子とともに受信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、送信用のレンズとともに受信用のレンズを備えていた。
以下、これらの光モニタ対応のレンズアレイの一例および双方向通信対応のレンズアレイの一例について順に説明する。
（光モニタ対応レンズアレイ）
まず、図２０は、光モニタ対応のレンズアレイ１を、光電変換装置２および光ファイバ３とともに示す縦断面図である。また、図２１は、図２０に示すレンズアレイ１におけるレンズアレイ本体の平面図である。さらに、図２２は、図２０に示すレンズアレイ本体の左側面図である。さらにまた、図２３は、図２０に示すレンズアレイ本体の下面図である。また、図２４は、図２０に示すレンズアレイ本体の右側面図である。
図２０に示すように、レンズアレイ１は、光電変換装置２と光ファイバ３との間に配置されるようになっている。
ここで、光電変換装置２は、半導体基板５におけるレンズアレイ１に臨む面に、この面に対して垂直方向（図２０における上方向）にレーザ光Ｌａを出射（発光）する複数の発光素子７を有しており、これらの発光素子７は、前述したＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）を構成している。なお、図２０において、各発光素子７は、図２０における紙面垂直方向に沿って整列形成されている。また、光電変換装置２は、半導体基板５におけるレンズアレイ１に臨む面であって、各発光素子７に対する図２０における左方近傍位置に、各発光素子７からそれぞれ出射されたレーザ光Ｌａの出力（例えば、強度や光量）をモニタするためのモニタ光Ｍを受光する発光素子７と同数の複数のモニタ用の受光素子８を有している。なお、受光素子８は、発光素子７と同方向に整列形成されており、互いに対応する素子７，８同士の間で、整列方向における位置が互いに一致している。すなわち、受光素子８は、発光素子７と同一ピッチで形成されている。この受光素子８は、フォトディテクタ等によって構成される。さらに、図示はしないが、光電変換装置２には、受光素子８によって受光されたモニタ光Ｍの強度や光量に基づいて発光素子７から発光されるレーザ光Ｌａの出力を制御する制御回路が接続されている。このような光電変換装置２は、例えば、半導体基板５をレンズアレイ１に当接させた状態で、レンズアレイ１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２は、例えば、クランプバネ等の不図示の公知の固定手段によってレンズアレイ１に取付けられることによって、レンズアレイ１とともに光モジュールを構成するようになっている。
また、光ファイバ３は、発光素子７および受光素子８と同数配設されており、図２０における紙面垂直方向に沿って発光素子７と同一ピッチで整列形成されている。各光ファイバ３は、互いに同寸法の光ファイバ３とされているとともに、その端面３ａ側の部位がＭＴコネクタ（Mechanically Transferable splicing connector）等の多心一括型の光コネクタ１０内に保持されている。このような光ファイバ３は、例えば、光コネクタ１０におけるレンズアレイ１側の端面をレンズアレイ１に当接させた状態で、不図示の公知の固定手段（例えば、クランプバネ等）によってレンズアレイ１に取付けられるようになっている。
そして、レンズアレイ１は、このような光電変換装置２と光ファイバ３との間に配置された状態で、各発光素子７と各光ファイバ３の端面３ａとを光学的に結合させるようになっている。
このレンズアレイ１についてさらに詳述すると、図２０に示すように、レンズアレイ１は、透光性のレンズアレイ本体４を有しており、このレンズアレイ本体４は、その外形が略矩形板状に形成されている。すなわち、図２０および図２１に示すように、レンズアレイ本体４は、上端面４ａ、下端面４ｂ、左端面４ｃ、右端面４ｄ、前端面４ｅおよび後端面４ｆの各平面によって大まかな外形を構成している。また、上下の端面４ａ、４ｂは互いに平行とされ、左右の端面４ｃ、４ｄも互いに平行とされている。さらに、上下の端面４ａ、４ｂと左右の端面４ｃ、４ｄとは、互いに垂直とされている。
このようなレンズアレイ本体４の下端面４ｂには、光電変換装置２が取り付けられるようになっており、この下端面４ｂには、図２０および図２３に示すように、発光素子７と同数の複数（１２個）の平面円形状の第１のレンズ面（凸レンズ面）１１が形成されている。ここで、図２０に示すように、下端面４ｂは、図２０における右側の所定範囲の平面略矩形状の部位が、ザグリ部１６を介して他の部位よりも上方に凹入された凹入平面（以下、レンズ形成面１６ａと称する）に形成されており、複数の第１のレンズ面１１は、このような下端面４ｂにおけるレンズ形成面１６ａ上に形成されている。ただし、レンズ形成面１６ａは、下端面４ｂにおける他の部位に対して平行に形成されている。また、各第１のレンズ面１１は、発光素子７に対応する所定の整列方向（図２０における紙面垂直方向、図２３における縦方向）に整列するように形成されている。さらに、各第１のレンズ面１１は、互いに同寸法に形成されているとともに、発光素子７と同一ピッチで形成されている。さらにまた、整列方向において互いに隣位する第１のレンズ面１１同士が、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る。また、各第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）は、レンズアレイ本体４の下端面４ｂに対して垂直に形成されている。さらに、各第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）は、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７から発光されるレーザ光Ｌａの中心軸に一致するように形成されている。
このような各第１のレンズ面１１には、図２０に示すように、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７ごとに出射されたレーザ光Ｌａが入射する。そして、各第１のレンズ面１１は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａをレンズアレイ本体４の内部へと進行させる。各第１のレンズ面１１は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａをコリメートする場合もあるし、また、収束させる場合もある。
一方、レンズアレイ本体４の左端面４ｃには、複数の光ファイバ３が取り付けられるようになっており、この左端面４ｃには、図２０および図２２に示すように、第１のレンズ面１１と同数の平面円形状の複数の第２のレンズ面（凸レンズ面）１２が形成されている。ここで、図２０および図２２に示すように、左端面４ｃは、中央側の所定範囲の平面略矩形状の部位が、この部位を囲む周辺側の部位に対してザグリ部１７を介して図２０における右方に凹入された凹入平面（以下、レンズ形成面１７ａと称する）に形成されており、複数の第２のレンズ面１２は、このような左端面４ｃにおけるレンズ形成面１７ａ上に形成されている。ただし、レンズ形成面１７ａは、左端面４ｃの他の部位に対して平行に形成されている。また、各第２のレンズ面１２は、各光ファイバ３の端面３ａの整列方向すなわち第１のレンズ面１１の整列方向と同方向に整列するように形成されている。さらに、各第２のレンズ面１２は、互いに同寸法に形成されているとともに、第１のレンズ面１１と同一ピッチで形成されている。さらにまた、整列方向において互いに隣位する第２のレンズ面１２同士は、それぞれの周端部を互いに接触させた隣接状態に形成されている。また、各第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）は、レンズアレイ本体４の左端面４ｃに対して垂直に形成されている。さらに、各第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）は、各第２のレンズ面１２に対応する各光ファイバ３の端面３ａの中心軸と同軸上に位置するように形成されている。
このような各第２のレンズ面１２には、図２０に示すように、各第２のレンズ面１２に対応する各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射してレンズアレイ本体４の内部の光路を進行してきた各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａがそれぞれ入射する。そして、各第２のレンズ面１２は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを、収束させて各第２のレンズ面１２に対応する各光ファイバ３の端面３ａに向けてそれぞれ出射させる。
このようにして、各発光素子７と各光ファイバ３の端面３ａとが第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２を介して光学的に結合されるようになっている。
さらに、図２０および図２３に示すように、レンズアレイ本体４の下端面４ｂにおけるレンズ形成面１６ａ上であって、第１のレンズ面１１に対する図２０の左方近傍位置には、受光素子８と同数（本実施形態においては、発光素子７、光ファイバ３、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２とも同数）の平面円形状の第３のレンズ面（凸レンズ面）１３が形成されている。各第３のレンズ面１３は、受光素子８に対応する所定の整列方向すなわち第１のレンズ面１１の整列方向と同方向に整列するように形成されている。また、各第３のレンズ面１３は、互いに同寸法に形成されているとともに、各受光素子８と同一ピッチで形成されている。さらに、整列方向において互いに隣位する第３のレンズ面１３同士は、それぞれの周端部を互いに接触させた隣接状態に形成されている。さらにまた、各第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）は、レンズアレイ本体４の下端面４ｂに対して垂直に形成されている。また、各第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）は、各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各受光素子８の受光面の中心軸にほぼ一致するように形成されている。
このような各第３のレンズ面１３には、図２０に示すように、レンズアレイ本体４の内部側から各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍが入射する。そして、各第３のレンズ面１３は、入射した各発光素子７ごとのモニタ光Ｍを、収束させて各第３のレンズ面１３に対応する各受光素子８に向けてそれぞれ出射させる。
さらにまた、図２０および図２１に示すように、レンズアレイ本体４の上端面４ａには、縦断面略台形状の第１の凹部１８が凹入形成されており、この第１の凹部１８の内面の一部をなす傾斜面１８ａは、全反射面１８ａとされている。図２０に示すように、全反射面１８ａは、その上端部がその下端部よりも図２０における左側（すなわち、後述する第２の凹部１９側）に位置するようなレンズアレイ本体４の下端面４ｂおよび左端面４ｃの双方に対して傾きを有する傾斜面に形成されている。また、図２１に示すように、全反射面１８ａは、その平面形状が、第１のレンズ面１１の整列方向（図２１における縦方向）に長尺な略矩形状に形成されている。この全反射面１８ａは、第１のレンズ面１１と後述する第２の凹部１９の第１の光学面１９ａとの間の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路上に配置されている。
このような全反射面１８ａには、図２０に示すように、各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射した後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが、図２０における下方から臨界角以上の入射角で入射する。そして、全反射面１８ａは、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを、図２０における左側に向かって全反射させる。
なお、全反射面１８ａの傾斜角は、下端面４ｂを基準（０°）として図２０における時計回りに４０°〜５０°（例えば、４５°）とされている。
また、図２０および図２１に示すように、レンズアレイ本体４の上端面４ａには、第２の凹部１９が、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２を通るレーザ光Ｌａの光路上に位置するように凹入形成されている。図２０および図２１に示すように、第２の凹部１９は、縦断面形状が矩形状に形成されているとともに、平面形状が、第１のレンズ面１１の整列方向に長尺な矩形状に形成されている。
ここで、図２０に示すように、第２の凹部１９の右側面には、第２の凹部１９の内面の一部をなす第１の光学面１９ａが形成されている。この第１の光学面１９ａは、レンズアレイ本体４の左端面４ｃに対して平行に形成されている。
このような第１の光学面１９ａには、図２０に示すように、全反射面１８ａによって全反射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが垂直入射する。この入射角（換言すれば、入射方向）は、左端面４ｃに対しても垂直な角度（入射方向）となる。
また、図２０に示すように、第２の凹部１９の左側面には、第２の凹部１９の内面の一部であって、第１の光学面１９ａに対して図２０の左方において対向する部位をなす第２の光学面１９ｂが形成されている。この第２の光学面１９ｂも、左端面４ｃに対して平行に形成されている。
このような第２の光学面１９ｂには、図２０に示すように、第１の光学面１９ａに入射した後に各第２のレンズ面１２側に向かって進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが垂直入射する。そして、第２の光学面１９ｂは、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを垂直に透過させる。
さらに、図２０に示すように、第２の凹部１９がなす空間内には、縦断面略台形状のプリズム２０が配置されている。
ここで、図２０に示すように、プリズム２０は、第１の光学面１９ａに図２０の左方において臨む位置に、プリズム２０の表面の一部をなす第１のプリズム面２０ａを有している。この第１のプリズム面２０ａは、その上端部がその下端部よりも図２０における右側（すなわち、第１の光学面１９ａ側）に位置するようなレンズアレイ本体４の下端面４ｂおよび左端面４ｃに対して所定の傾斜角を有する傾斜面に形成されている。これにより、図２０に示すように、第１のプリズム面２０ａと第１の光学面１９ａとの間には、縦断面直角三角形状の空間が形成されている。
また、図２０に示すように、プリズム２０は、その表面の一部であって第１のプリズム面２０ａに対向する部位をなす第２のプリズム面２０ｂを有している。この第２のプリズム面２０ｂは、第２の光学面１９ｂに対して図２０の右方において所定の間隔をもって臨む位置に、第２の光学面１９ｂに対して平行に配置されている。
さらに、図２０に示すように、プリズム２０は、その図２０における右端面が第２の凹部１９の右側面における第１の光学面１９ａの上端から上方に延出された部位に当接され、また、その図２０における下端面が第２の凹部１９の底面１９ｅ（図２１参照）に当接され、さらに、その上端部に形成された鍔部２１がレンズアレイ本体４の上端面４ａに当接されるようにして、第２の凹部１９に対する位置決めがなされている。
このようなプリズム２０は、第１の光学面１９ａに入射した後に第２のレンズ面１２側に向かって進行する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路を形成するようになっている。
さらにまた、図２０に示すように、第２の凹部１９とプリズム２０との間には、透光性の接着材からなる充填材２２が充填されており、この充填材２２の接着力によって、プリズム２０が第２の凹部１９内に安定的に保持されている。また、図２０に示すように、充填材２２は、鍔部２１上にも配置されており、レンズアレイ本体４の上端面４ａに対する鍔部２１の接着にも用いられている。このような充填材２２としては、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を用いることができる。
また、充填材２２は、プリズム２０と同屈折率に形成されている。例えば、プリズム２０が、ポリエーテルイミドとしてのSABIC社製Ultem（登録商標）によって形成され、充填材２２が、三菱ガス化学社製ルミプラス（登録商標）によって形成される場合もある。この場合には、プリズム２０および充填材２２の屈折率が、波長８５０ｎｍの光に対していずれも１．６４となる。この他にも、例えば、プリズム２０が、環状オレフィン樹脂としてのＪＳＲ社製のARTON（登録商標）によって形成され、充填材２２が、ＵＶ硬化樹脂としての（株）テクス製のＡ１７５４Ｂによって形成される場合もある。この場合には、プリズム２０および充填材２２の屈折率が、波長８５０ｎｍの光に対していずれも１．５０となる。
さらに、図２０に示すように、第２の凹部１９がなす空間内であって、プリズム２０に対して各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの進行方向における上流側の位置には、厚みが薄い反射／透過層２４が形成されている。ここで、図２０に示すように、反射／透過層２４は、その第１の光学面１９ａ側の表面が充填材２２を隔てて第１の光学面１９ａに臨んでいるとともに、その第１のプリズム面２０ａ側の表面が第１のプリズム面２０ａに密接している。このような反射／透過層２４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１のプリズム面２０ａ上にコーティングすることによって形成される場合がある。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が用いられる。このようなコーティングを用いる場合には、反射／透過層２４が、例えば、１μｍ以下の極めて薄い厚さに形成される。ただし、反射／透過層２４は、ガラスフィルタによって構成される場合もある。また、反射／透過層２４は、第１のプリズム面２０ａに対して平行に形成されている。
ここで、図２０に示すように、第１の光学面１９ａに垂直入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、屈折することなく第１の光学面１９ａと反射／透過層２４との間に充填された充填材２２の内部の光路上を第２のレンズ面１２側に向かって直進する。このとき、充填材２２がレンズアレイ本体４とも同屈折率に形成されていれば、第１の光学面１９ａと充填材２２との界面におけるフレネル反射が抑制されることになる。この場合に、レンズアレイ本体４は、プリズム２０と同一の材料によって形成される場合もある。さらに、このようにして第１の光学面１９ａと反射／透過層２４との間の充填材２２内を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、反射／透過層２４に入射する。そして、反射／透過層２４は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを、所定の反射率で第３のレンズ面１３側に反射させるとともに、所定の透過率でプリズム２０側に透過させる。このとき、反射／透過層２４の厚みが薄いことによって、反射／透過層２４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２４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２４の材質や厚み等に応じた所望の値が設定される。例えば、反射／透過層２４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２４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２４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２４の反射率を１０％、透過率を９０％とすることもできる。
そして、このような反射または透過の際に、反射／透過層２４は、図２０に示すように、反射／透過層２４に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａのそれぞれの一部（反射率分の光）を、各発光素子７にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍとして各モニタ光Ｍに対応する各第３のレンズ面１３側に向かって反射させる。
さらに、このようにして反射／透過層２４によって反射された各発光素子７ごとのモニタ光Ｍは、各第３のレンズ面１３側に向かってレンズアレイ本体４の内部を進行した後に、各第３のレンズ面１３からこれらに対応する各受光素子８に向けてそれぞれ出射される。
一方、反射／透過層２４によって透過された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、透過の直後に第１のプリズム面２０ａに入射する。この第１のプリズム面２０ａに対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射方向は、反射／透過層２４に対する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの入射方向と同一とみなすことができる。これは、反射／透過層２４が非常に薄く、この層２４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。そして、第１のプリズム面２０ａに入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、プリズム２０の内部の光路上を第２のレンズ面１２側に向かって進行する。
このとき、プリズム２０が充填材２２と同屈折率に形成されていることによって、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａが第１のプリズム面２０ａに入射する際に、各レーザ光Ｌａに屈折が生じることはない。そして、プリズム２０の内部の光路上を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、第２のプリズム面２０ｂに垂直入射するとともにこの第２のレンズ面１６ｂからプリズム２０の外部に垂直に出射される。
次いで、第２のプリズム面２０ｂから出射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、第２のプリズム面２０ｂと第２の光学面１９ｂとの間に充填された充填材２２に垂直入射する。この垂直入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、屈折されずに充填材２２の内部の光路上を第２のレンズ面１２側に向かって直進する。このとき、充填材２２がプリズム２０と同屈折率に形成されていることによって、第２のプリズム面２０ｂと充填材２２との界面におけるフレネル反射が抑制される。
このようにして第２のプリズム面２０ｂと第２の光学面１９ｂとの間の充填材２２内を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、充填材２２から垂直出射され、その直後に、前述のように第２の光学面１９ｂに垂直入射する。そして、第２の光学面１９ｂに垂直入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａは、第２の光学面１９ｂ以後のレンズアレイ本体４の内部の光路上を各第２のレンズ面１２側に向かって進行した後に、各第２のレンズ面１２によって、これらに対応する各光ファイバ３の端面に向けてそれぞれ出射される。
なお、図２１に示すように、第２の凹部１９は、上端面４ａの面法線方向（図２０における上方）から見た場合に、第２の凹部１９における底面１９ｅおよび全ての側面１９ａ〜ｄが、第２の凹部１９における開口部１９ｆの外形によって示される範囲以内に収まるような形状に形成されている。換言すれば、第２の凹部１９は、底面１９ｅおよび全ての側面１９ａ〜ｄのそれぞれについての上端面４ａの面法線方向への投影面が、開口部１９ｆの外形によって示される範囲以内に収まるように形成されている。このような第２の凹部１９の形状は、金型からの離型性を確保し得る形状となっている。このことは、前述した第１の凹部１８においても同様である。
また、図２０〜図２３に示すように、レンズアレイ本体４の左端面４ｃ上であって、レンズ形成面１７ａに対して第２のレンズ面１２の整列方向における両外側の位置には、レンズアレイ側の光ファイバ位置決め構造としての一対のファイバ位置決め用凸部２５が、左端面４ｃに対して垂直に形成されている。これら一対のファイバ位置決め用凸部２５は、左端面４ｃから光ファイバ３側に向かって突出された互いに同寸法の丸ピン状（円柱形状）に形成されている。
一方、これら一対のファイバ位置決め用凸部２５に対応する光ファイバ３側の構成として、図２５に示すように、光コネクタ１０には、光ファイバ側の光ファイバ位置決め構造としての一対のファイバ位置決め用凹部２６が形成されている。ただし、図２５においては、両ファイバ位置決め用凹部２６が紙面垂直方向において重なっているため、紙面手前側の１つのファイバ位置決め用凹部２６のみが見えている。これら一対のファイバ位置決め用凹部２６は、Ｆ１２形多心光ファイバコネクタの規格（IEC 61754-5、JIS C 5981）にしたがった寸法精度を満足するような互いに同寸法の丸ボス穴状に形成されている。
図２５に示すように、ファイバ位置決め用凹部２６には、光ファイバ３をレンズアレイ１に取り付ける際に、対応するファイバ位置決め用凸部２５が挿入されるようになっており、これにより、光ファイバ３をレンズアレイ１に取り付ける際における光ファイバ３の位置決めが行われるようになっている。
さらに、図２３に示すように、レンズアレイ本体４の下端面４ｂ上であって、レンズ形成面１６ａに対して第１のレンズ面１１および第３のレンズ面１３の整列方向における両外側位置には、レンズアレイ側の光電変換装置位置決め構造としての一対のデバイス位置決め用凹部２８が形成されている。これら一対のデバイス位置決め用凹部２８は、互いに同寸法の丸ボス穴状に形成されているとともに、その中心軸が第１のレンズ面１１における光軸ＯＡ（１）に対して平行になるように形成されている。
一方、これら一対のデバイス位置決め用凹部２８に対応する光電変換装置２側の構成として、図２５に示すように、半導体基板５には、光電変換装置側の光電変換装置位置決め構造としての一対のデバイス位置決め用凸部２９が形成されている。ただし、図２５においては、両デバイス位置決め用凸部２９が紙面垂直方向において重なっているため、紙面手前側の１つのデバイス位置決め用凸部２９のみが見えている。これら一対のデバイス位置決め用凸部２９は、発光素子７からの出射光の中心軸に対して平行な方向に延びる互いに同寸法の丸ピン状に形成されている。
図２５に示すように、各デバイス位置決め用凸部２９は、光電変換装置２をレンズアレイ１に取り付ける際に、対応するデバイス位置決め用凹部２８にそれぞれ挿入されるようになっており、これにより、光電変換装置２をレンズアレイ１に取り付ける際における光電変換装置２の位置決めが行われるようになっている。
（双方向通信対応レンズアレイ）
次に、図２６は、双方向通信対応のレンズアレイ３１を、光電変換装置２および光ファイバ３とともに示す縦断面図である。また、図２７は、図２６に示すレンズアレイ３１の平面図である。さらに、図２８は、図２６に示すレンズアレイ３１の左側面図である。さらにまた、図２９は、図２６に示すレンズアレイ３１の下面図である。
この双方向通信対応のレンズアレイ３１は、第１のレンズ面１１、第２のレンズ面１２および第１の凹部１８の構成ならびに機能については、前述した光モニタ対応レンズアレイ１と同様である。
一方、双方向通信対応のレンズアレイ３１は、前述したモニタ光Ｍを得る各構成部２０、２２、２４の代わりに、光信号の受信に対応するための構成を備えている。
また、光電変換装置２および光ファイバ３側においても、光信号の受信に対応する構成が備えられている。
すなわち、図２６に示すように、光コネクタ１０における光ファイバ３の近傍（図２６における下方近傍）には、受信専用の第２の光ファイバ３３が並列配置されている。第２の光ファイバ３３は、光ファイバ３の整列方向と同方向に沿って、光ファイバ３と同一ピッチで同数（１２本）整列されている。また、第２の光ファイバ３３の本数は、受光素子８および第３のレンズ面１３と同数とされている。そして、これら複数の第２の光ファイバ３３におけるレンズアレイ３１に臨む各端面３３ａからは、レンズアレイ３１に向けてレーザ光ＬＲが出射されるようになっている。このレーザ光ＬＲは、受信用の光信号に相当する。
また、図２６に示すように、レンズアレイ本体４の左端面４ｃにおける各第２のレンズ面１２に対してこれらの整列方向に直交する方向（図２６おける下方向）において隣位する位置であって、各第２の光ファイバ３３の端面３３ａに臨む位置には、各第２の光ファイバ３３から出射されたレーザ光ＬＲが入射する第２の光ファイバ３３と同数の第４のレンズ面１４が形成されている。これら複数の第４のレンズ面１４は、互いに同寸法の平面円形状に形成されているとともに、第２のレンズ面１２の整列方向に沿って第２のレンズ面１２と同一ピッチで整列形成されている。また、第４のレンズ面１４上の光軸ＯＡ（４）は、左端面４ｃに垂直に形成されている。なお、第４のレンズ面１４は、第２のレンズ面と同寸法の場合もある。
さらに、図２６に示すように、第２の凹部１９は、その底面における右端部側の所定範囲の部位をなす第２の全反射面３４を有している。この第２の全反射面３４は、その上端部がその下端部よりも図２６における左側に位置するような傾斜面に形成されている。第２の全反射面３４は、第１の凹部１８の全反射面１８ａと平行に形成してもよい。このような第２の全反射面３４には、各第４のレンズ面１４に入射した各第２の光ファイバ３３ごとのレーザ光ＬＲが、図２６における左方から臨界角以上の入射角で入射する。そして、第２の全反射面３４は、入射した各第２の光ファイバ３３ごとのレーザ光ＬＲを、各第３のレンズ面１３側（図２６における下方）に向けて全反射させる。
このようにして第２の全反射面３４によって全反射された各第２の光ファイバ３３ごとのレーザ光ＬＲは、各第３のレンズ面１３によってそれぞれ収束された上で対応する受光素子８に向けて出射される。すなわち、双方向通信対応のレンズアレイ３１においては、第３のレンズ面１３が、モニタ光Ｍの集光の代わりに受信光信号の集光に用いられ、受光素子８が、モニタ光Ｍの受光の代わりに受信光信号の受光に用いられるようになっている。
一方、各発光素子７ごとのレーザ光ＬＴは、光モニタ対応のレンズアレイ１の場合と同様に、各第１のレンズ面１１、全反射面１８ａ、第１の光学面１９ａおよび第２の光学面１９ｂを順次経た上で、各第２のレンズ面１２から対応する光ファイバ３の端面３ａに向けて出射される。
このような構成によれば、各第２の光ファイバ３３から出射されたレーザ光ＬＲを、各第４のレンズ面１４、第２の全反射面３４および各第３のレンズ面１３を経て、各受光素子８に結合させることができるので、双方向通信に有効に対応することができる。
なお、このような双方向通信対応のレンズアレイ３１は、例えば、全反射面１８ａ、３４上への反射膜（Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等）のコーティング等のレンズアレイ本体４と別体の構成を設けないのであれば、レンズアレイ本体４そのものとなる。
以上のようなレンズアレイに関する従来技術としては、これまでにも、例えば、非特許文献１に示すような提案がなされている。
特願２０１０−２４２１２４号
前述した光モニタ対応のレンズアレイ１および双方向通信対応のレンズアレイ３１のレンズアレイ本体４は、量産性および低コスト化の観点から、金型を用いた樹脂成形によって製造することが望ましい。
そこで、このようなレンズアレイ本体４を、金型を用いた樹脂材料の射出成形によって製造する場合には、溶融状態の樹脂材料（以下、溶融樹脂材料と称する）を、スプールおよびランナを経てゲートからキャビティ内に注入して充填させることになる。
このとき、キャビティ内に注入された溶融樹脂材料は、キャビティの形状にしたがって複数に分流するようにしてキャビティ内を流動した後に、最終的に、ゲートから遠い位置において合流（会合）することになる。
そして、このような溶融樹脂材料の合流位置には、ウエルドと称される金型を用いた樹脂成形における不可避的な成形不良が生じることになる。
ここで、このようなウエルドがレンズ面１１〜１４上に発生する場合には、レンズアレイ１、３１の光学性能を著しく劣化させてしまうことになる。
したがって、レンズアレイ本体４の成形の際には、ゲートが前端面４ｅまたは後端面４ｆの転写面上に位置するような金型設計を行うことが望ましい。このようにすれば、ゲートからキャビティ内に注入された溶融樹脂材料を、レンズ面１１〜１４の転写に関与しない転写面（後端面４ｆまたは前端面４ｅの転写面）側の位置において合流させることができるので、レンズ面１１〜１４上へのウエルドの発生を有効に抑制することができる。
しかるに、本発明者らは、レンズアレイ１、３１の更なる光学性能の向上を図るべく鋭意研究を進める過程で、かかるゲート位置の選択を行った場合においてもなお、両凹部１８、１９を備えたレンズアレイ本体４特有の形状に起因して、光学性能上問題がある位置にウエルドが発生してしまうことを知得した。
すなわち、図３０および図３１（図３０のＡ−Ａ断面図）は、光モニタ対応のレンズアレイ１のレンズアレイ本体４を金型を用いて射出成形する場合における溶融樹脂材料（ポリエーテルイミド）の流動解析結果を示したものである。流動解析には、東レエンジニアリング株式会社製の樹脂流動解析ソフト（３Ｄ ＴＩＭＯＮ）（ＴＩＭＯＮは同社の登録商標）を用いた。なお、図３０に示すように、金型のゲートＧＴは、レンズアレイ本体４における前端面４ｅの転写面上に位置されている。
図３０および図３１に示すように、レンズアレイ本体４には、第１の凹部１８と第２の凹部１９との間における後端面４ｆ寄りの位置に、ウエルドＷが形成されることが分かる。このようなウエルドＷが形成されるのは次のような理由による。
すなわち、ゲートＧＴからキャビティ内に注入された溶融樹脂材料は、ゲートＧＴに対向する後端面４ｆの転写面側に向かって流れようとするが、第１の凹部１８および第２の凹部１９に対応する流路については、両凹部１８、１９の転写面の三次元形状によって溶融樹脂材料の流れが量的に抑制される。また、このとき、第１の凹部１８と第２の凹部１９との間に対応する流路においても、その幅が狭く溶融樹脂材料が流入し難いため、後端面４ｆの転写面側に向かう溶融樹脂材料の流速が遅くなる。一方、第１の凹部１８とレンズアレイ本体４における右端面４ｄとの間に対応する流路および第２の凹部１９とレンズアレイ本体４における左端面４ｃとの間に対応する流路においては、その幅が比較的広いため、後端面４ｆの転写面側に向かう溶融樹脂材料の流速が速くなる。これにより、第１の凹部１８−右端面４ｄ間に対応する流路を通る溶融樹脂材料と、第２の凹部１９−左端面４ｃ間に対応する流路を通る溶融樹脂材料とが、両凹部１８、１９間に対応する流路を通る溶融樹脂材料に先んじて後端面４ｆの転写面に到達した上で、両凹部１８、１９間に対応する流路内に、後端面４ｆの転写面側から回り込む（逆流する）ようにして流入する。そして、この流入した溶融樹脂材料が、両凹部１８、１９間に対応する流路を後端面４ｆの転写面側に向かって進行する溶融樹脂材料とほぼ正面衝突することによって、両凹部１８、１９間にウエルドＷが形成されることになる。
また、図３２および図３３（図３２のＡ−Ａ断面図）は、双方向通信対応のレンズアレイ３１のレンズアレイ本体４を金型を用いて成形する場合における溶融樹脂材料の流動解析結果を示したものである。流動解析の条件は、図３０および図３１の場合と同様である。
図３２および図３３に示すように、双方向通信対応のレンズアレイ本体４においても、図３０および図３１の場合と同様の理由によって、両凹部１８、１９間における後端面４ｆ寄りの位置にウエルドＷが形成される。
さらに、図３４および図３５（図３４のＡ−Ａ断面図）は、双方向通信対応のレンズアレイ３１におけるレンズアレイ本体４であって、図３２および図３３の構成とは異なり、第１の凹部１８の方が第２の凹部１９よりも長手方向の寸法（横幅）が大きく形成されたものについての溶融樹脂材料の流動解析結果を示したものである。流動解析の条件は、図３０および図３１の場合と同様である。
図３４および図３５の場合も、両凹部１８、１９間における後端面４ｆ寄りの位置に、ウエルドＷが形成されることが分かる。
このように、各レンズアレイ１、３１のレンズアレイ本体４には、両凹部１８、１９間にウエルドＷが形成されることが判明したが、このウエルドＷは、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２を通るレーザ光Ｌａの光路の近傍に形成されているため、光ファイバ３の端面３ａに対するレーザ光Ｌａの光結合効率が低下するといった問題が生じていた。
さらに、光モニタ対応のレンズアレイ本体４においては、両凹部１８、１９間のウエルドＷは、第１のレンズ面１１と第３のレンズ面１３との間の光路の近傍にも位置しているので、受光素子８に対するモニタ光Ｍの光結合効率が低下するといった問題も生じていた。
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、レンズ面上だけでなく、レンズアレイ本体における光路形成用の互いに位置が近い２つの凹部間の光路近傍にウエルドが発生することを有効に抑制することができるレンズアレイを提供することを目的とするものである。
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、樹脂製のレンズアレイであって、レンズアレイ本体における第１の面に、所定の整列方向に整列するように形成された複数の第１のレンズ面と、前記第１の面に前記整列方向に直交する方向において隣位する前記レンズアレイ本体における第２の面に、前記整列方向に沿って整列するように形成された複数の第２のレンズ面と、前記第１の面における前記第１のレンズ面に対する前記第２の面側の近傍位置に形成された少なくとも１つの第３のレンズ面と、前記第１の面に対向する前記レンズアレイ本体における第３の面に凹入形成され、前記第１のレンズ面および前記第２のレンズ面を通る第１の光路を形成するための全反射面を備えた第１の凹部と、前記第３の面における前記第１の凹部に対する前記第２の面側の近傍位置に、前記第１の光路上に位置するように凹入形成され、前記第３のレンズ面を通る第２の光路を形成するための第２の凹部とを備え、前記第１の面および前記第２の面に前記整列方向における一方において隣位する前記レンズアレイ本体における第４の面が、金型のゲート側の面とされ、前記第３の面に、前記レンズアレイ本体の成形の際に第１の凹部と前記第２の凹部との間の光路近傍にウエルドが形成されることを抑制するための第３の凹部が、前記第１の凹部の前記整列方向における他方の端部または前記第２の凹部の前記整列方向における他方の端部に連なるように凹入形成されており、前記第２の凹部には、前記複数の第１のレンズ面に前記レンズアレイ本体の外部からそれぞれ入射した各光が前記全反射面によって全反射された後に入射し、前記第２の凹部がなす空間内には、前記第２の凹部に入射した前記各光を、所定の反射率で反射させて前記第３のレンズ面側に進行させるとともに所定の透過率で透過させて前記第２のレンズ面側に進行させるように制御し、その際に、前記各光の少なくとも１つをこれをモニタするためのモニタ光として反射させる光制御部材が配置され、前記第２の光路は、前記第３のレンズ面および前記第１のレンズ面を通る光路とされている点にある。そして、この請求項１に係る発明によれば、光モニタ対応のレンズアレイにおいて、第４の面をゲート側の面とすることによって、レンズアレイ本体の成形の際における溶融樹脂材料の合流位置をレンズ面の形成位置から外すことができ、更に、第３の凹部の三次元形状によって、レンズアレイ本体の成形の際に、第１の凹部と第２の凹部との間に対応する流路内への第４の面に対向する面側からの溶融樹脂材料の流入を抑制することができるので、レンズ面上および第１の凹部と第２の凹部との間の第１の光路近傍および第１の凹部と第２の凹部との間の第２の光路近傍へのウエルドが発生することを有効に抑制することができる。
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、前記光制御部材は、前記第２の凹部がなす空間内に配置され、前記第２の凹部に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行する前記各光の光路を形成するプリズムと、前記第２の凹部がなす空間内であって、前記プリズムに対して前記各光の進行方向における上流側の位置に配置され、前記第２の凹部に入射した前記各光を、前記所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに前記所定の透過率で前記プリズム側に透過させ、その際に、前記各光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させる反射／透過層とを備えた点にある。そして、この請求項２に係る発明によれば、簡易な構成によってモニタ光を確実に得ることができる。
また、請求項３に係るレンズアレイの特徴は、請求項１または請求項２において、更に、前記第３の凹部が、前記第１の凹部の前記他方の端部に連なるように形成され、前記第１の凹部の前記他方の端部が、前記第２の凹部の前記他方の端部よりも前記整列方向における他方に位置されている点にある。そして、この請求項２に係る発明によれば、第１の凹部に連なる第３の凹部を形成する場合に、第３の凹部が第２の凹部に連ならないようにするために第３の凹部の形状を複雑化しなくても済む。
さらに、請求項４に係るレンズアレイの特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、更に、前記第３の凹部が、前記第２の凹部の前記他方の端部に連なるように形成され、前記第２の凹部の前記他方の端部が、前記第１の凹部の前記他方の端部よりも前記整列方向における他方に位置されている点にある。そして、この請求項３に係る発明によれば、第２の凹部に連なる第３の凹部を形成する場合に、第３の凹部が第１の凹部に連ならないようにするために第３の凹部の形状を複雑化しなくても済む。
本発明によれば、レンズ面上のみに止まらずレンズアレイ本体における光路形成用の互いに位置が近い２つの凹部間の光路近傍にウエルドが発生することも有効に抑制することができる。
本発明に係るレンズアレイの第１実施形態において、レンズアレイ本体を示す平面図 図１のＡ−Ａ断面図 図１のＢ−Ｂ断面図 第１実施形態の変形例を示す平面図 図４のＡ−Ａ断面図 図４のＢ−Ｂ断面図 レンズアレイの製造方法の実施形態において、レンズアレイ本体を射出成形するための金型を示す概略構成図 第１実施形態の実施例として、レンズアレイ本体を金型を用いて成形する場合における溶融樹脂材料の流動解析結果を示す平面図 図８のＡ−Ａ断面図 本発明に係るレンズアレイの第２実施形態において、レンズアレイ本体を示す平面図 図１０のＡ−Ａ断面図 図１０のＢ−Ｂ断面図 第２実施形態の変形例を示す平面図 図１３のＡ−Ａ断面図 図１３のＢ−Ｂ断面図 第２実施形態の実施例として、図１０〜図１２のレンズアレイ本体を金型を用いて成形する場合における溶融樹脂材料の流動解析結果を示す平面図 図１６のＡ−Ａ断面図 第２実施形態の他の実施例として、図１３〜図１５のレンズアレイ本体を金型を用いて成形する場合における溶融樹脂材料の流動解析結果を示す平面 図１８のＡ−Ａ断面図 光モニタ対応のレンズアレイを、光電変換装置および光ファイバとともに示す縦断面図 図２０に示すレンズアレイ本体の平面図 図２０に示すレンズアレイ本体の左側面図 図２０に示すレンズアレイ本体の下面図 図２０に示すレンズアレイ本体の右側面図 図２０のレンズアレイに対する光電変換装置および光ファイバの位置決め構造を示す概略構成図 双方向通信対応のレンズアレイを、光電変換装置および光ファイバとともに示す縦断面図 図２６に示すレンズアレイの平面図 図２６に示すレンズアレイの左側面図 図２６に示すレンズアレイの下面図 光モニタ対応のレンズアレイのレンズアレイ本体を金型を用いて成形する場合における溶融樹脂材料の流動解析結果を示す平面図 図３０のＡ−Ａ断面図 双方向通信対応の第１のレンズアレイのレンズアレイ本体を金型を用いて成形する場合における溶融樹脂材料の流動解析結果を示す平面図 図３２のＡ−Ａ断面図 双方向通信対応の第２のレンズアレイのレンズアレイ本体を金型を用いて成形する場合における溶融樹脂材料の流動解析結果を示す平面図 図３４のＡ−Ａ断面図
（第１実施形態）
以下、本発明に係るレンズアレイおよびその製造方法の第１実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。
なお、本実施形態におけるレンズアレイは、図２０〜図２５に示した光モニタ対応のレンズアレイ１と基本的構成が同様であるので、本実施形態に特有の構成以外の構成については、レンズアレイ１と同一の符号を用いて説明する。
図１は、本実施形態のレンズアレイにおけるレンズアレイ本体４の平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。さらに、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図であり、この図３は、図２０に示した縦断面図に対応するものである。なお、レンズアレイ本体４の左側面図は図２２と同様であり、また、下面図は図２３と同様であり、さらに、右側面図は図２４と同様である。
本実施形態におけるレンズアレイは、図２０〜図２５に示したレンズアレイ１と同様の金型を用いた射出成形によって形成された光モニタ対応のレンズアレイとされており、レンズアレイ１と同様の構成を備えている。
すなわち、レンズアレイ本体４における第１の面としての下端面４ｂには、複数の第１のレンズ面１１が、所定の整列方向としての図３における紙面垂直方向に整列するように形成されている。また、レンズアレイ本体４における第２の面として、下端面４ｂに対して第１のレンズ面１１の整列方向および光軸方向に直交する方向（図３における左方）において隣位する左端面４ｃには、複数の第２のレンズ面１２が、第１のレンズ面１１の整列方向に沿って整列するように形成されている。さらに、下端面４ｂにおける第１のレンズ面１１に対する左端面４ｃ側の近傍位置には、複数の第３のレンズ面１３が、第１のレンズ面１１の整列方向に沿って整列するように形成されている。なお、第３のレンズ面１３は、少なくとも１つ形成するのであれば、必ずしも第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２と同数形成しなくてもよく、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２よりも形成数を少なくしてもよい。さらにまた、レンズアレイ本体４における第３の面として、下端面４ｂに対向する上端面４ａには、第１の凹部１８が凹入形成されている。この第１の凹部１８は、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２を通る第１の光路（すなわち、前述した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａの光路）を形成するための全反射面１８ａを有している。また、上端面４ａにおける第１の凹部１８に対する左端面４ｃ側の近傍位置には、第２の凹部１９が、第１の光路上に位置するように凹入形成されている。この第２の凹部１９は、図２０に示したように、第２の凹部１９がなす空間内に、プリズム２０、充填材２２および反射／透過層２４からなる光制御部材が配置された状態で、第２の光路としての第３のレンズ面１３および第１のレンズ面１１を通る光路（すなわち、光モニタ用の光路）を形成するようになっている。なお、本実施形態におけるレンズアレイは、図２０と同様に、レンズアレイ本体４と光制御部材２０、２２、２４とによって構成される。ただし、光制御部材の構成としては、図２０に示したものに限定される必要はなく、非特許文献１に開示された種々のバリエーションを適用することができる。
このような構成に加えて、更に、本実施形態においては、レンズアレイ本体４における第４の面として、下端面４ｂおよび左端面４ｃに対して第１のレンズ面１１の整列方向における前方（図１における下方）において隣位する前端面４ｅが、金型におけるゲートＧＴ側の面とされている（図８参照）。すなわち、レンズアレイ本体４は、キャビティにおける前端面４ｅの転写面上にゲートＧＴが配置された金型を用いた樹脂成形によって得られるようになっている。
更に、図１〜図３に示すように、本実施形態において、レンズアレイ本体４における上端面４ａには、レンズアレイ本体４の成形の際に両凹部１８、１９間の光路近傍にウエルドが形成されることを抑制するための第３の凹部３８が凹入形成されている。
図１に示すように、第３の凹部３８は、平面形状が、第１のレンズ面１１の整列方向（図１における縦方向）に長尺な第１の凹部１８および第２の凹部１９よりも小さい略長方形状に形成されているとともに、図２に示すように、縦断面形状が、上底よりも下底が短い略等脚台形状に形成されている。
また、第３の凹部３８は、第２の凹部１９の後端部（整列方向における他方の端部）（図１における上端部）に連なるように形成されている。具体的には、第３の凹部３８の前端部（図１における下端部）の図１における左半部が、第２の凹部１９の後端部における右端部側の部位とひとつながりになっている。ただし、図３に示すように、第３の凹部３８の深さは、第２の凹部１９の深さよりも浅く形成されている。また、第３の凹部３８の前端部は、第２の凹部１９の後端部と同一直線上に位置されている。さらに、第３の凹部３８の後端部は、レンズアレイ本体４の後端面４ｆの近傍に位置されている。
このような構成によれば、前端面４ｅをゲートＧＴ側の面とすることによって、レンズアレイ本体４の成形の際における溶融樹脂材料の合流位置をレンズ面１１〜１３の形成位置から外すことができる。更に、第３の凹部３８の三次元形状によって、レンズアレイ本体４の成形の際に、両凹部１８、１９間に対応する流路内への後端面４ｆ側からの溶融樹脂材料の流入を抑制することができる。これにより、光モニタ対応のレンズアレイ本体４を成形する際に、レンズ面１１〜１３上、両凹部１８、１９間の第１の光路近傍および両凹部１８、１９間の第２の光路近傍にウエルドが発生することを有効に抑制することができる。
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２の凹部１９の後端部が、第１の凹部１８の後端部よりも後方（図１における上方）に位置されている。これにより、第３の凹部３８を第２の凹部１９のみに連なるように凹入形成する場合に、第３の凹部３８が第１の凹部１８に連ならないようにするために第３の凹部３８の形状を複雑化しなくても済む。具体的には、例えば、仮に、第２の凹部１９の後端部を第１の凹部１８の後端部と同一直線上に位置させる場合には、第３の凹部３８の前端部における第１の凹部１８の後端部の近傍の形状を、第１の凹部１８との抵触を回避するために屈曲させる必要が生じるが、本実施形態においては、このような複雑な設計は不要となる。
ここで、第３の凹部３８を第２の凹部１９のみに連なるように形成する理由としては、前述した第１の光路近傍および第２の光路近傍へのウエルドの発生の抑制以外にも、次のような理由がある。
すなわち、第３の凹部３８が第１の凹部１８および第２の凹部１９の双方に連なった場合には、両凹部１８、１９間に対応する流路内を後端面４ｆ側に向かって進行する溶融樹脂材料が流路末端において堰き止められるような状態になるため、充填不足等の問題が生じる虞がある。したがって、両凹部１８、１９間に対応する流路を抜けた溶融樹脂材料が後端面４ｆ側に向かって円滑に流動できるように、第３の凹部３８と第１の凹部１８との間には、溶融樹脂材料の流動を確保する所定の間隙を設ける必要がある。このような理由から、本実施形態においては、第３の凹部３８を第１の凹部１８には連ならないように形成している。
（変形例）
次に、本実施形態の変形例を図４〜図６に示す。なお、図４は、本変形例のレンズアレイにおけるレンズアレイ本体４の平面図である。また、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。さらに、図６は、図４のＢ−Ｂ断面図である。
本変形例のレンズアレイの図１〜図３に示した構成との主たる相違点は、第３の凹部３８が、第２の凹部１９ではなく第１の凹部１８の後端部に連なるように凹入形成されている点にある。具体的には、図４に示すように、第３の凹部３８の前端部の図１における右半部が、第１の凹部１８の後端部における左端部側の部位とひとつながりになっている。
また、本変形例においては、第１の凹部１８の後端部が、第２の凹部１９の後端部よりも後方に位置されている。
本変形例のレンズアレイにおいても、図１〜図３に示した構成と同様に、第３の凹部３８の三次元形状により、レンズアレイ本体４の成形の際に、両凹部１８、１９間に対応する流路内への後端面４ｆ側からの溶融樹脂材料の流入を抑制することができる。
また、第３の凹部３８が第２の凹部１９に連ならないようにするために第３の凹部３８の形状を複雑化しなくても済む。
本実施形態のレンズアレイにおけるレンズアレイ本体４は、例えば、図７に示すような射出成形金型４０を用いて製造することができる。この金型４０は、第１のレンズ面１１および第３のレンズ面１３等の転写面が形成された上型４０ａ（可動型）と、凹部１８、１９、３８、前端面４ｅおよび後端面４ｆ等の転写面が形成された下型４０ｂ（固定型）と、第２のレンズ面１２等の転写面が形成されたスライド型４０ｃとによって構成されている。この金型は、溶融樹脂材料の流動解析によって第３の凹部３８の最適形状を満足するように設計されたものである。
次に、図８および図９（図８のＡ−Ａ断面図）は、本実施形態の実施例として、図４〜図６に示した本実施形態のレンズアレイ本体４を金型を用いて成形する場合における溶融樹脂材料の流動解析結果を示したものである。流動解析の条件は、図３０および図３１の場合と同様である。
図８および図９に示すように、本実施形態によれば、図３０および図３１の場合に比べて、両凹部１８、１９間のウエルドが有効に低減されていることが分かる。これは、第１の凹部１８−右端面４ｄ間に対応する流路を通る溶融樹脂材料と、第２の凹部１９−左端面４ｃ間に対応する流路を通る溶融樹脂材料とが、後端面４ｆの転写面に到達した後に、第３の凹部３８の三次元形状によって両凹部１８、１９間に対応する流路内に後端面４ｆの転写面側から回り込むようにして流入することを抑制されることによるものである。
（第２実施形態）
次に、本発明に係るレンズアレイおよびその製造方法の第２実施形態について、図１０〜図１９を参照して説明する。
なお、本実施形態におけるレンズアレイは、図２６〜図２９に示した双方向通信対応のレンズアレイ３１と基本的構成が同様であるので、本実施形態に特有の構成以外の構成については、レンズアレイ３１と同一の符号を用いて説明する。
図１０は、本実施形態のレンズアレイにおけるレンズアレイ本体４の平面図である。また、図１１は、図１０のＡ−Ａ断面図である。さらに、図１２は、図１０のＢ−Ｂ断面図であり、この図１２は、図２６に示した縦断面図に対応するものである。なお、レンズアレイ本体４の左側面図は図２８と同様であり、また、下面図は図２９と同様である。
本実施形態におけるレンズアレイは、図２６〜図２９に示したレンズアレイ３１と同様の金型を用いた射出成形によって形成された双方向通信対応のレンズアレイとされており、レンズアレイ３１と同様の構成を備えている。
すなわち、図１２に示すように、第１実施形態とは異なり、レンズアレイ本体４の左端面４ｃ（レンズ形成面１７ａ）には、複数の第４のレンズ面１４が、第１のレンズ面１１の整列方向（図１２における紙面垂直方向）に沿って整列形成されている。また、本実施形態においては、第１実施形態とは異なり、第２の凹部１９が、第２の全反射面３４を有している。
このような構成に加えて、更に、本実施形態においては、第１実施形態と同様に、レンズアレイ本体４における前端面４ｅが、金型におけるゲートＧＴ側の面とされている。
また、図１０〜図１２に示すように、レンズアレイ本体４における上端面４ａには、第１実施形態の図１〜図３の構成と同様に、第２の凹部１９の後端部に連なる第３の凹部３８が凹入形成されている。
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、前端面４ｅをゲートＧＴ側の面とすることによって、レンズアレイ本体４の成形の際における溶融樹脂材料の合流位置をレンズ面１１〜１４の形成位置から外すことができる。また、第３の凹部３８の三次元形状によって、レンズアレイ本体４の成形の際に、両凹部１８、１９間に対応する流路内への後端面４ｆ側からの溶融樹脂材料の流入を抑制することができる。これにより、双方向通信対応のレンズアレイ本体４（レンズアレイ）を成形する際に、レンズ面１１〜１４上および両凹部１８、１９間の第１の光路近傍にウエルドが発生することを有効に抑制することができる。
（変形例）
次に、本実施形態の変形例を図１３〜図１５に示す。なお、図１３は、本変形例のレンズアレイにおけるレンズアレイ本体４の平面図である。また、図１４は、図１３のＡ−Ａ断面図である。さらに、図１５は、図１３のＢ−Ｂ断面図である。
本変形例のレンズアレイの図１０〜図１２に示した構成との主たる相違点は、第３の凹部３８が、第２の凹部１９ではなく第１の凹部１８の後端部に連なるように凹入形成されている点にある。本変形例における第３の凹部３８は、第１実施形態における変形例に示した構成と同様である。
本変形例のレンズアレイにおいても、図１０〜図１２に示した構成と同様に、第３の凹部３８の三次元形状により、レンズアレイ本体４の成形の際に、両凹部１８、１９間に対応する流路内への後端面４ｆ側からの溶融樹脂材料の流入を抑制することができる。
次に、図１６および図１７（図１６のＡ−Ａ断面図）は、本実施形態の実施例として、図１０〜図１２に示した本実施形態のレンズアレイ本体４を金型を用いて成形する場合における溶融樹脂材料の流動解析結果を示したものである。流動解析の条件は、図３０および図３１の場合と同様である。
図１６および図１７に示すように、本実施形態によれば、第３の凹部３８を有しない同一基本構成の双方向通信対応のレンズアレイ本体４の場合（図３２および図３３の場合）に比べて、両凹部１８、１９間のウエルドが有効に低減されていることが分かる。
次に、図１８および図１９（図１８のＡ−Ａ断面図）は、本実施形態の実施例として、図１３〜図１５に示した本実施形態のレンズアレイ本体４を金型を用いて成形する場合における溶融樹脂材料の流動解析結果を示したものである。流動解析の条件は、図３０および図３１の場合と同様である。
図１８および図１９に示すように、本実施形態によれば、第３の凹部３８を有しない同一基本構成の双方向通信対応のレンズアレイ本体４の場合（図３４および図３５の場合）に比べて、両凹部１８、１９間のウエルドが有効に低減されていることが分かる。
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、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。
４ レンズアレイ本体
４ａ 上端面
４ｂ 下端面
４ｃ 左端面
１１ 第１のレンズ面
１２ 第２のレンズ面
１３ 第３のレンズ面
１８ 第１の凹部
１８ａ 全反射面
１９ 第２の凹部
３８ 第３の凹部

Claims (4)

  1. 樹脂製のレンズアレイであって、
    レンズアレイ本体における第１の面に、所定の整列方向に整列するように形成された複数の第１のレンズ面と、
    前記第１の面に前記整列方向に直交する方向において隣位する前記レンズアレイ本体における第２の面に、前記整列方向に沿って整列するように形成された複数の第２のレンズ面と、
    前記第１の面における前記第１のレンズ面に対する前記第２の面側の近傍位置に形成された少なくとも１つの第３のレンズ面と、
    前記第１の面に対向する前記レンズアレイ本体における第３の面に凹入形成され、前記第１のレンズ面および前記第２のレンズ面を通る第１の光路を形成するための全反射面を備えた第１の凹部と、
    前記第３の面における前記第１の凹部に対する前記第２の面側の近傍位置に、前記第１の光路上に位置するように凹入形成され、前記第３のレンズ面を通る第２の光路を形成するための第２の凹部と
    を備え、
    前記第１の面および前記第２の面に前記整列方向における一方において隣位する前記レンズアレイ本体における第４の面が、金型のゲート側の面とされ、
    前記第３の面に、前記レンズアレイ本体の成形の際に第１の凹部と前記第２の凹部との間の光路近傍にウエルドが形成されることを抑制するための第３の凹部が、前記第１の凹部の前記整列方向における他方の端部または前記第２の凹部の前記整列方向における他方の端部に連なるように凹入形成されており、
    前記第２の凹部には、前記複数の第１のレンズ面に前記レンズアレイ本体の外部からそれぞれ入射した各光が前記全反射面によって全反射された後に入射し、
    前記第２の凹部がなす空間内には、前記第２の凹部に入射した前記各光を、所定の反射率で反射させて前記第３のレンズ面側に進行させるとともに所定の透過率で透過させて前記第２のレンズ面側に進行させるように制御し、その際に、前記各光の少なくとも１つをこれをモニタするためのモニタ光として反射させる光制御部材が配置され、
    前記第２の光路は、前記第３のレンズ面および前記第１のレンズ面を通る光路とされていること
    を特徴とするレンズアレイ。
  2. 前記光制御部材は、
    前記第２の凹部がなす空間内に配置され、前記第２の凹部に入射した後に前記第２のレンズ面側に向かって進行する前記各光の光路を形成するプリズムと、
    前記第２の凹部がなす空間内であって、前記プリズムに対して前記各光の進行方向における上流側の位置に配置され、前記第２の凹部に入射した前記各光を、前記所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに前記所定の透過率で前記プリズム側に透過させ、その際に、前記各光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させる反射／透過層と
    を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
  3. 前記第３の凹部が、前記第１の凹部の前記他方の端部に連なるように形成され、前記第１の凹部の前記他方の端部が、前記第２の凹部の前記他方の端部よりも前記整列方向における他方に位置されていること
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズアレイ。
  4. 前記第３の凹部が、前記第２の凹部の前記他方の端部に連なるように形成され、前記第２の凹部の前記他方の端部が、前記第１の凹部の前記他方の端部よりも前記整列方向における他方に位置されていること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズアレイ。
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