(57)【要約】      （修正有）【課題】光レセプタクルに貫通孔を形成した場合であっても、光路上にウェルドラインが形成されず、光電変換素子と、光伝送体とを光学的に適切に接続できる光レセプタクルを提供する。【解決手段】光レセプタクル１２０は、光透過性の樹脂からなる略直方体形状の光レセプタクル本体１２１と、底面の第１光学面と、第１側面１２４の第２光学面と、第１光学面で入射した光を第２光学面に向けて反射させる傾斜面１３２を含む第１凹部１３４と、第３側面１２６に配置されたゲート部１３５と、第２光学面と光伝送体の端面間の光の軸方向に延在した第１貫通孔１３６および第２貫通孔１３７と、第１凹部１３４と第３側面１２６との間に配置された第２凹部１３８と、を有する。第２凹部１３８の最も第２側面１２５側の部分は、ゲート部１３５の最も第１側面１２４側の部分よりも第１側面１２４側に位置している。第１貫通孔１３６は、第２凹部１３８にも開口している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形により形成され、配列された複数の光電変換素子と配列された複数の光伝送体との間に配置され、前記複数の光電変換素子と前記複数の光伝送体の端面とをそれぞれ光学的に接続する光レセプタクルであって、
光透過性の樹脂からなり、互いに対向する天面および底面、互いに対向する第１側面および第２側面ならびに互いに対向する第３側面および第４側面を有する略直方体形状の光レセプタクル本体と、
前記複数の光電変換素子に対応して前記光レセプタクル本体の底面に配列され、前記複数の光電変換素子から出射された光を前記光レセプタクル本体内にそれぞれ入射させるか、前記光レセプタクル本体内を通る光を前記複数の光電変換素子の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第１光学面と、
前記複数の光伝送体に対応して前記光レセプタクル本体の第１側面に配列され、前記複数の第１光学面で入射した光を前記複数の光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させるか、前記複数の光伝送体からの光を前記光レセプタクル本体内にそれぞれ入射させる複数の第２光学面と、
前記光レセプタクル本体の天面に開口し、前記第１光学面で入射した光を前記第２光学面に向けて反射させるか、前記第２光学面で入射した光を前記第１光学面に向けて反射させる傾斜面を含む第１凹部と、
前記第３側面に配置されたゲート部と、
前記第１凹部と前記第３側面との間に配置され、前記第２光学面と前記光伝送体の端面との間を進行する光の光軸方向に延在し、前記第１側面および前記第２側面に開口する第１貫通孔と、
前記第１凹部と前記第４側面との間に配置され、前記第２光学面と前記光伝送体の端面との間を進行する光の光軸方向に延在し、前記第１側面および前記第２側面に開口する第２貫通孔と、
前記光レセプタクル本体の天面に開口し、前記第１凹部と前記第３側面との間に配置された第２凹部と、
を有し、
前記第２凹部の最も前記第２側面側の部分は、前記ゲート部の最も前記第１側面側の部分よりも前記第１側面側に位置しており、
前記第１貫通孔は、前記第２凹部の前記第１側面側の面および前記第２側面側の面にも開口している、
光レセプタクル。
【請求項２】
複数の光電変換素子が一定間隔で配列された基板と、
前記基板上に配置された請求項１に記載の光レセプタクルと、
を有する、光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光レセプタクルおよびこれを有する光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバーや光導波路などの光伝送体を用いた光通信には、面発光レーザー（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などの発光素子を備えた光モジュールが使用されている。光モジュールは、発光素子から出射された通信情報を含む光を、光伝送体の端面に入射させる光レセプタクルを有する。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、光ケーブルが接続されるレンズアレイ部品（光レセプタクル）と、受発光素子（光電変換素子）を配置した回路基板と、を有する光モジュールが記載されている。レンズアレイ部品は、樹脂を用いた射出成形により成形される。レンズアレイ部品は、受発光素子から出射された光を内部に入射させる素子側レンズ部と、内部を進行する光を光ケーブルの先端部に向かって出射するファイバー側レンズ部と、素子側レンズ部で入射した光をファイバー側レンズ部に向けて反射させる反射面と、を有する。また、レンズアレイ部品のファイバー側レンズ部が配置された側面には、光ケーブルの先端に取り付けられたコネクタ部に挿入される一対のガイドピンが配置されている。また、ガイドピンが配置されていない対向する他の側面の中央部分には、ゲート痕部がそれぞれ残っている。レンズアレイ部品を平面視した場合、レンズアレイ部品の外周部は肉厚に形成されており、レンズアレイ部品の中央部分は、薄肉に形成されている。
【０００４】
特許文献１に記載の光モジュールのレンズアレイ部品は、中央部分と外周部分との厚みを変化させることで、レンズアレイ部品の内部を進行する光の光路上にウェルドラインが発生しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７５９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の光モジュールでは、光レセプタクル（レンズアレイ部品）に一対のガイドピンを形成し、光ファイバーの先端に取り付けられたコネクタに前記ガイドピンを挿入されうる貫通孔（位置決め孔）を形成している。一方で、様々な理由で、コネクタに一対のガイドピンを形成し、光レセプタクルに前記ガイドピンを挿入されうる貫通孔を形成したい場合がある。
【０００７】
しかしながら、光レセプタクルにガイドピンを挿入されうる一対の貫通孔を形成する場合、特許文献１を参照して光レセプタクルの中央部分と外周部分の厚みを変化させても、光レセプタクルの内部を進行する光の光路上にウェルドラインが形成されてしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、光レセプタクルに一対の貫通孔を形成した場合であっても、光路上にウェルドラインが形成されず、光電変換素子と、光伝送体とを光学的に適切に接続できる光レセプタクルを提供することである。また、本発明の目的は、前記光レセプタクルを有する光モジュールを提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光レセプタクルは、射出成形により形成され、配列された複数の光電変換素子と配列された複数の光伝送体との間に配置され、前記複数の光電変換素子と前記複数の光伝送体の端面とをそれぞれ光学的に接続する光レセプタクルであって、光透過性の樹脂からなり、互いに対向する天面および底面、互いに対向する第１側面および第２側面ならびに互いに対向する第３側面および第４側面を有する略直方体形状の光レセプタクル本体と、前記複数の光電変換素子に対応して前記光レセプタクル本体の底面に配列され、前記複数の光電変換素子から出射された光を前記光レセプタクル本体内にそれぞれ入射させるか、前記光レセプタクル本体内を通る光を前記複数の光電変換素子の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第１光学面と、前記複数の光伝送体に対応して前記光レセプタクル本体の第１側面に配列され、前記複数の第１光学面で入射した光を前記複数の光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させるか、前記複数の光伝送体からの光を前記光レセプタクル本体内にそれぞれ入射させる複数の第２光学面と、前記光レセプタクル本体の天面に開口し、前記第１光学面で入射した光を前記第２光学面に向けて反射させるか、前記第２光学面で入射した光を前記第１光学面に向けて反射させる傾斜面を含む第１凹部と、前記第３側面に配置されたゲート部と、前記第１凹部と前記第３側面との間に配置され、前記第２光学面と前記光伝送体の端面との間を進行する光の光軸方向に延在し、前記第１側面および前記第２側面に開口する第１貫通孔と、前記第１凹部と前記第４側面との間に配置され、前記第２光学面と前記光伝送体の端面との間を進行する光の光軸方向に延在し、前記第１側面および前記第２側面に開口する第２貫通孔と、前記光レセプタクル本体の天面に開口し、前記第１凹部と前記第３側面との間に配置された第２凹部と、を有し、前記第２凹部の最も前記第２側面側の部分は、前記ゲート部の最も前記第１側面側の部分よりも前記第１側面側に位置しており、前記第１貫通孔は、前記第２凹部の前記第１側面側の面および前記第２側面側の面にも開口している。
【００１０】
本発明の光モジュールは、複数の光電変換素子が一定間隔で配列された基板と、前記基板上に配置された本発明の光レセプタクルと、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光レセプタクルに一対の貫通孔を形成した場合であっても、複数の光電変換素子と、複数の光伝送体とを光学的に適切に接続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態に係る光モジュールの断面図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る光レセプタクルの斜視図である。
【図３】図３Ａ〜Ｄは、光レセプタクルの構成を示す図である。
【図４】図４は、比較用の光レセプタクルの斜視図である。
【図５】図５Ａ，Ｂは、比較用の光レセプタクルを用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】図６Ａ、Ｂは、実施の形態に係る光レセプタクルを用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態の変形例に係る光レセプタクルの斜視図である。
【図８】図８Ａ、Ｂは、実施の形態の変形例に係る光レセプタクルを用いた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（光モジュールの構成）
図１は、本発明の一実施の形態に係る光モジュール１００の断面図である。図１では、光レセプタクル１２０内の光路を示すために光レセプタクル１２０の断面へのハッチングを省略している。
【００１５】
図１に示されるように、光モジュール１００は、発光素子（光電変換素子）１１４を含む基板実装型の光電変換装置１１０と、光レセプタクル１２０と、を有する。光モジュール１００は、光レセプタクル１２０に複数の光伝送体１１６が接続されて使用される。光伝送体１１６の種類は、特に限定されず、光ファイバー、光導波路などが含まれる。本実施の形態では、複数の光伝送体１１６は、一定間隔で１列に配列されている複数の光ファイバーである。光ファイバーは、シングルモード方式であってもよいし、マルチモード方式であってもよい。なお、光伝送体１１６は、２列以上に配列されていてもよい。
【００１６】
光電変換装置１１０は、基板１１２および複数の発光素子１１４を有する。本実施の形態では、複数の発光素子１１４は、基板１１２上に一定間隔で１列に配列されており、基板１１２の表面に対して垂直方向にレーザー光を出射する。発光素子１１４は、例えば垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である。なお、光伝送体１１６が２列以上に配列されている場合は、発光素子１１４も同じ列数で配列される。
【００１７】
光レセプタクル１２０は、光電変換装置１１０と光伝送体１１６との間に配置された状態で、複数の発光素子１１４と複数の光伝送体１１６の端面とをそれぞれ光学的に接続させる。以下、光レセプタクル１２０の構成について詳細に説明する。
【００１８】
（光レセプタクルの構成）
図２および図３Ａ〜Ｄは、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０の構成を示す図である。図２は、光レセプタクル１２０の斜視図である。図３Ａは、平面図であり、図３Ｂは、底面図であり、図３Ｃは、正面図であり、図３Ｄは、左側面図である。
【００１９】
図２および図３Ａ〜Ｄに示されるように、光レセプタクル１２０は、略直方体形状の部材である。光レセプタクル１２０は、光透過性を有し、発光素子１１４から出射された光を光伝送体１１６の端面に向けて出射する。光レセプタクル１２０は、光レセプタクル本体１２１、複数の第１光学面（入射面）１３１、複数の第２光学面（出射面）１３３、傾斜面（反射面）１３２を有する第１凹部１３４、ゲート部１３５、第１貫通孔１３６、第２貫通孔１３７および第２凹部１３８を有する。光レセプタクル１２０は、射出成形により製造される。
【００２０】
光レセプタクル本体１２１は、光透過性の樹脂からなり、互いに対向する天面１２２および底面１２３、互いに対向する第１側面１２４および第２側面１２５ならびに互いに対向する第３側面１２６および第４側面１２７を有する、略直方体形状の部材である。光レセプタクル本体１２１は、光通信に用いられる波長の光に対して透光性を有する材料を用いて形成される。そのような光透過性の材料の例には、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）や環状オレフィン樹脂などの透明な樹脂が含まれる。なお、以下の説明では、図２に示されるように、第１側面１２４および第２側面１２５を結ぶ方向を「Ｘ方向」、第３側面１２６および第４側面１２７を結ぶ方向を「Ｙ方向」、天面１２２および底面１２３を結ぶ方向を「Ｚ方向」ともいう。
【００２１】
第１光学面１３１は、発光素子１１４から出射されたレーザー光を屈折させて光レセプタクル１２０の内部に入射させる入射面である。複数の第１光学面１３１は、複数の発光素子１１４に対応して光レセプタクル本体１２１の底面１２３に配列されている。第１光学面１３１の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第１光学面１３１の形状は、発光素子１１４に向かって凸状の凸レンズ面である。また、第１光学面１３１の平面視形状は、円形である。第１光学面（入射面）１３１で入射した光は、傾斜面（反射面）１３２に向かって進行する。なお、発光素子１１４が２列以上に配列されている場合は、第１光学面１３１も同じ列数で配列される。
【００２２】
傾斜面１３２は、第１光学面１３１で入射した光を第２光学面１３３に向けて反射させる反射面である。傾斜面１３２は、後述する第１凹部１３４の一部である。傾斜面１３２は、光レセプタクル１２０の底面１２３から天面１２２に向かうにつれて、光伝送体１１６に近づくように傾斜している。発光素子１１４から出射される光の光軸に対する傾斜面１３２の傾斜角度は、特に限定されない。傾斜面１３２の傾斜角度は、第１光学面１３１で入射した光の光軸に対して４５°であることが好ましい。傾斜面１３２の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、傾斜面１３２の形状は、平面である。傾斜面１３２には、第１光学面１３１で入射した光が、臨界角より大きな入射角で入射する。傾斜面１３２は、入射した光を第２光学面１３３に向かって全反射させる。すなわち、傾斜面（反射面）１３２では、所定の光束径の光が入射して、所定の光束径の光が第２光学面（出射面）１３３に向かって出射する。
【００２３】
第２光学面１３３は、傾斜面（反射面）１３２で全反射した光を光伝送体１１６の端面に向けて出射させる出射面である。複数の第２光学面１３３は、複数の光伝送体１１６に対応して光レセプタクル本体１２１の第１側面（正面）１２４に配列されている。第２光学面１３３の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第２光学面１３３の形状は、光伝送体１１６の端面に向かって凸状の凸レンズ面である。これにより、傾斜面１３２で反射した所定の光束径の光を光伝送体１１６の端面に効率よく接続させることができる。なお、光伝送体１１６が２列以上に配列されている場合は、第２光学面１３３も同じ列数で配列される。
【００２４】
第１凹部１３４は、前述の傾斜面１３２を含む。第１凹部１３４は、光レセプタクル本体１２１の天面１２２に開口している。また、第１凹部１３４の内面には、第１貫通孔１３６および第２貫通孔１３７が開口していない。さらに、第１凹部１３４は、第３側面１２６および第４側面１２７にも開口していない。すなわち、第１凹部１３４の開口部は、天面１２２にのみ開口している。第１凹部１３４の形状は、傾斜面１３２を含み、かつ前述の要件を満たせば特に限定されない。本実施の形態では、第１凹部１３４は、直角三角形を底面とする三角柱形状である。
【００２５】
第１貫通孔１３６は、第１凹部１３４および第３側面１２６の間に配置されている。また、第１貫通孔１３６は、第２光学面１３３と光伝送体１１６の端面との間を進行する光の光軸方向に延在しており、第１側面１２４および第２側面１２５に開口している。
【００２６】
第２貫通孔１３７は、第１凹部１３４および第４側面１２７の間に配置されている。また、第２貫通孔１３７は、第２光学面１３３と光伝送体１１６の端面との間を進行する光の光軸方向に延在しており、第１側面１２４および第２側面１２５に開口している。
【００２７】
第１貫通孔１３６および第２貫通孔１３７は、光伝送体１１６に取り付けられるコネクタの一対のガイドピンに相補的な形状に形成されており、かつ一対のガイドピンに対応する位置に形成されていれば特に限定されない。本実施の形態では、第１貫通孔１３６および第２貫通孔１３７は、円柱形状に形成されている。また、複数の第２光学面１３３を長辺後方に挟むように配置されている。
【００２８】
ゲート部１３５は、第３側面１２６に配置されており、光レセプタクル１２０を射出成形するときの溶融樹脂の流入口に対応する部分である。ゲート部１３５は、Ｘ方向において第３側面１２６の中央部分に配置されている。また、ゲート部１３５の上端は、Ｚ方向において第３側面１２６の上端に位置している。さらに、ゲート部１３５の下端は、Ｚ方向において第１貫通孔１３６の下端より底面１２３側に配置されている。
【００２９】
第２凹部１３８は、光レセプタクル本体１２１の天面１２２に開口しており、第１凹部１３４と第３側面１２６との間に配置されている。第２凹部１３８は、光レセプタクル１２０を射出成形するときに、ゲート部１３５から流入してくる溶融樹脂に対する障壁となる。第２凹部１３８は、第１凹部１３４と連通していてもよいし、連通していなくてもよい。本実施の形態では、第２凹部１３８は、第１凹部１３４と連通している。第２凹部１３８の形状は、ＹＺ断面において、第１貫通孔１３６を囲むように配置されていれば、特に限定されない。本実施の形態では、第２凹部１３８は、直方体形状である。第２凹部１３８のＹ方向の長さは、第１貫通孔１３６の直径より長い。また、第２凹部１３８のＺ方向の長さは、第１貫通孔の直径より長い。なお、第２凹部１３８のＸ方向の長さは、特に限定されない。本実施の形態では、第２凹部１３８のＸ方向の長さは、第１凹部１３４のＸ方向の長さより短い。第２凹部１３８の第１側面１２４側の第１内面と、第３側面１２６側の第３内面には、第１貫通孔１３６の全部が開口している。また、第２凹部１３８の最も前記第２側面１２５側の部分は、ゲート部１３５の最も第１側面１２４側の部分よりも第１側面１２４側に位置している。すなわち、光レセプタクル１２０を側面視したとき、第２凹部１３８およびゲート部１３５は、離間している。このように、第２凹部１３８は、射出成形時において、溶融樹脂がゲート部に対応する位置から第２光学面１３３に対応する位置に移動するときに障壁となるように配置されている。
【００３０】
（シミュレーション）
次に、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０の射出成形による製造工程において、溶融樹脂をキャビティー内に充填するときに、ウェルドラインが形成される位置のシミュレーションを行った。なお、比較のために、第２凹部１３８を有さない光レセプタクル１２０’（以下、「比較用の光レセプタクル」ともいう）（図４参照）についても同様にシミュレーションを行った。
【００３１】
なお、本シミュレーションでは、８．０×５．０×２．１（ｍｍ）の光レセプタクル１２０を想定した。また、第１凹部１３４は、３．５×１．５×１．５（最深部）（ｍｍ）、第２凹部１３８は、１．７×０．８×１．２（ｍｍ）、第１貫通孔１３６および第２貫通孔１３７の直径は、０．７（ｍｍ）とした。
【００３２】
図５および図６は、各光レセプタクルにおけるシミュレーション結果を示す図である。図５Ａは、比較用の光レセプタクル１２０’を正面視した場合のシミュレーション結果であり、図５Ｂは、比較用の光レセプタクル１２０’を平面視した場合のシミュレーション結果である。図６Ａは、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０を正面視した場合のシミュレーション結果であり、図６Ｂは、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０を平面視した場合のシミュレーション結果である。図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂの黒塗り部分は、ウェルドラインを示している。
【００３３】
図５Ａおよび図５Ｂに示されるように，第２凹部１３８を有さない比較用の光レセプタクル１２０’では、第２光学面１３３および傾斜面１３２において光路となる部分にはウェルドラインが形成された。これは、ゲート部１３５から充填された溶融樹脂が第１貫通孔１３６および第２貫通孔１３７をそれぞれ上下方向から回り込んで、キャビティー内に充填されるためであると考えられた。
【００３４】
一方、図６Ａおよび図６Ｂに示されるように，第２凹部１３８を有する本実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、第２光学面１３３および傾斜面１３２において光路となる部分にはウェルドラインが形成されなかった。これは、射出成形において、第２凹部１３８となる部分がキャビティー内において溶融樹脂の障壁となり、ウェルドラインが形成される位置がずれたものと考えられた。
【００３５】
なお、図７に示されるように、第１凹部１３４および第２凹部１３８は、離間していてもよい。この場合、図８Ａおよび図８Ｂに示されるように、第２光学面１３３および傾斜面１３２において光路となる部分にはウェルドラインが形成されなかった。
【００３６】
なお、上記各実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、第１光学面１３１および第２光学面１３３が凸レンズ面である場合を示したが、第１光学面１３１および第２光学面１３３は平面であってもよい。具体的には、第１光学面１３１のみが平面であってもよいし、第２光学面１３３のみが平面であってもよい。第１光学面１３１が平面に形成されている場合、例えば、傾斜面１３２は、凹面鏡として機能できるように形成される。また、第１光学面１３１や傾斜面１３２などにより、第２光学面１３３に到達する直前の光が効果的に収束されている場合は、第２光学面１３３が平面に形成されていてもよい。
【００３７】
また、上記各実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、受信用の光モジュールにも使用することができる。この場合、受信用の光モジュールは、光電変換素子として、複数の発光素子１１４の代わりに、光を受光するための複数の受光素子を有する。複数の受光素子は、それぞれ発光素子と同じ位置に配置される。受信用の光モジュールでは、第２光学面１３３が入射面となり、第１光学面１３１が出射面となる。光伝送体１１６の端面から出射された光は、第２光学面１３３から光レセプタクル内に入射する。そして、光レセプタクルに入射した光は、傾斜面１３２で反射して第１光学面１３１から受光素子に向かって出射される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る光レセプタクルおよび光モジュールは、光伝送体を用いた光通信に有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１００  光モジュール
１１０  光電変換装置
１１２  基板
１１４  発光素子
１１６  光伝送体
１２０  光レセプタクル
１２１  光レセプタクル本体
１２２  天面
１２３  底面
１２４  第１側面
１２５  第２側面
１２６  第３側面
１２７  第４側面
１３１  第１光学面
１３２  傾斜面
１３３  第２光学面
１３４  第１凹部
１３５  ゲート部
１３６  第１貫通孔
１３７  第２貫通孔
１３８  第２凹部
【図１】
2015179185.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015179185.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015179185.tif 000009
【図８】
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