(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダの端部取付部に光伝送路の端部を嵌合し、
前記ホルダの光電素子取付部に光電素子を配置し、
前記光伝送路側からの光の進行方向を前記光電素子側に変えるか、又は前記光電素子側からの光を前記光伝送路側に変える光反射手段を、前記端部取付部と前記光電素子取付部との間の光路中に配置してなる光モジュールにおいて、
前記光電素子取付部が前記ホルダの軸線方向と交差する直線上に形成され、
前記光伝送路側からの光と前記光電素子側からの光が直交するようになっており、
前記光反射手段は、前記ホルダと前記ホルダ以外の媒体との境界面であって、前記ホルダの軸線と前記直線の交差部に位置するように前記ホルダに形成され、
前記光反射手段としての前記境界面は、
（１）前記光伝送路側からの光及び前記光電素子側からの光に４５度の傾斜角度で交差して、前記光伝送路側からの光を前記光電素子側に向けて反射するか、又は光電素子側からの光を前記光伝送路側に向けて反射する反射面部と、（２）前記光伝送路側からの光に直交するように前記反射面部の一端側に位置し、前記光伝送路側からの光の一部を透過する第１の透過面部と、（３）前記光電素子側からの光に直交するように前記反射面部の他端側に位置し、前記光電素子側からの光の一部を透過する第２の透過面部と、を有し、
これら反射面部、第１の透過面部及び第２の透過面部とで突起又は窪みを形作る、
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記ホルダは、前記光伝送路側から前記光反射手段側へ進行する光を平行光に変換し、前記光反射手段側から前記光伝送路側へ進行する光を前記光伝送路に光結合する第１レンズと、前記光電素子側から前記光反射手段側へ進行する光を平行光に変換し、前記光反射手段側から前記光電素子側へ進行する光を前記光電素子に光結合する第２レンズと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の光モジュールと、前記光モジュールを収容保持するハウジングと、を備えたことを特徴とする光コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送路と光電素子との間の光結合を行う光モジュール及びこの光モジュールを備えた光コネクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信用の光モジュールは、光伝送路としての光ファイバと光電変換素子（光電素子）とを光学的に結合させるために使用されるものである。
【０００３】
図９は、このような光モジュールに使用される光半導体装置１００を示すものである。この図９に示す光半導体装置１００は、基板１０１上に発光部としての第１の光電変換素子（半導体チップ）１０２を配置すると共に受光部としての第２の光電変換素子（半導体チップ）１０３を配置し、これらを光透過性材料製の封止体１０４の下部に収容するようになっている。そして、この光半導体装置１００の封止体１０４は、第１の光電変換素子１０２から図９の上方へ向けて発せられた光を図９の水平方向（図中右側方向）へ反射する反射面（空気との境界面）１０５を形成し、その第１の光電変換素子１０２から出射された光を封止体１０４の図中右側の側面１０６から取り出すようになっている。また、この光半導体装置１００の封止体１０４は、図９の右側側面から水平方向（図中左側方向）に向かう光を取り入れ、その水平方向の光を反射面１０５によって図の下方へ向けて反射し、その反射光を第２の光電変換素子１０３に照射するようになっている（特許文献１参照）。
【０００４】
尚、このような光半導体装置１００において、封止体１０４の側面１０６から取り出された光は、図示しない光ファイバによって第１の光電変換素子１０２から離れた位置に光伝送したり、封止体１０４の側面１０６から封止体１０４内部に導入する光は、第２の光電変換素子１０３から離れた位置にある発光部から図示しない光ファイバによって封止体１０４の側面１０６に光伝送することも可能である。また、図９に関連する従来技術としては、例えば、特許文献２に挙げられるものが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−４０６７号公報（特に、図１、段落番号００２７乃至００３２、図１２、段落番号００５８参照）。
【特許文献２】特開２００１−１７４６７１号公報（特に、図１乃至３参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光モジュールは、安全上の問題、受光素子の特性、又は通信規格に適合させるため、伝送する光のパワー（光量）を調整しなければならない場合がある。このような場合、図９に示す従来の光モジュール（光半導体装置１００）は、封止体１０４の側面１０６と図示しない光ファイバとの間に光のパワーを調整するための別部品（フィルタやアパーチャー）を配置しなければならず、部品点数が多くなると共に組み立て工程が増加し、製品コストが嵩むという問題が生じる。しかも、光のパワーを調整するための別部品としてアパーチャーを使用した場合には、発光素子から発せられる光の拡がり角のばらつきの影響を受けて通信規格を満足できない場合を生じる虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、部品点数を増やすことなく、量産性に優れ且つ安価に光のパワー調整を行うことができる光モジュール及びこれを備えた光コネクタ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】
【０００８】
請求項１の発明は、ホルダの端部取付部に光伝送路の端部を嵌合し、前記ホルダの光電素子取付部に光電素子を配置し、前記光伝送路側からの光の進行方向を前記光電素子側に変えるか、又は前記光電素子側からの光を前記光伝送路側に変える光反射手段を、前記端部取付部と前記光電素子取付部との間の光路中に配置してなる光モジュールに関するものである。この光モジュールにおいて、前記光電素子取付部が前記ホルダの軸線方向と交差する直線上に形成され、前記光伝送路側からの光と前記光電素子側からの光が直交するようになっている。そして、前記光反射手段は、前記ホルダと前記ホルダ以外の媒体との境界面であって、前記ホルダの軸線と前記直線の交差部に位置するように前記ホルダに形成されている。また、前記光反射手段としての前記境界面は、（１）前記光伝送路側からの光及び前記光電素子側からの光に４５度の傾斜角度で交差して、前記光伝送路側からの光を前記光電素子側に向けて反射するか、又は光電素子側からの光を前記光伝送路側に向けて反射する反射面部と、（２）前記光伝送路側からの光に直交するように前記反射面部の一端側に位置し、前記光伝送路側からの光の一部を透過する第１の透過面部と、（３）前記光電素子側からの光に直交するように前記反射面部の他端側に位置し、前記光電素子側からの光の一部を透過する第２の透過面部と、を有しており、これら反射面部、第１の透過面部及び第２の透過面部とで突起又は窪みを形作っている。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明に係る光モジュールのホルダに特徴を有するものである。すなわち、前記ホルダは、前記光伝送路側から前記光反射手段側へ進行する光を平行光に変換し、前記光反射手段側から前記光伝送路側へ進行する光を前記光伝送路に光結合する第１レンズと、前記光電素子側から前記光反射手段側へ進行する光を平行光に変換し、前記光反射手段側から前記光電素子側へ進行する光を前記光電素子に光結合する第２レンズと、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明に係る光モジュールと、この光モジュールを収容保持するハウジングと、を備えたことを特徴とする光コネクタに関するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ホルダに形成した境界面の反射面部と透過面部の面積比を変えることにより、光伝送に必要な光量（光のパワー）を調整できるため、光量調整用のフィルタ等の別部品を光路途中に設ける必要がなく、光量調整用の部品点数を増やす必要がない。したがって、本発明は、構造の複雑化や組み立て工数の増加を生じることがない、光量調整が可能な光モジュール及びこれを備えた光コネクタを安価に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１乃至図２は、本発明の実施形態に係る光モジュール１を説明するための図である。このうち、図１は、光モジュール１の縦断面図を示すものであり、光電変換素子（光電素子）２が発光部である場合を示す光モジュール１の縦断面図である。また、図２は、光電変換素子２が受光部である場合を示す光モジュール１の縦断面図である。
【００１６】
図１乃至図２に示すように、光モジュール１は、ホルダ３を基板４上に取り付けて、このホルダ３の底面側取付穴（光電素子取付部）５内に基板４上の光電変換素子２を収容し、ホルダ３の軸線６方向一端側に形成した端部取付穴７にフェルール８を収容してある。そして、フェルール８の中心に保持された光ファイバ１０の軸線（ホルダ３の軸線６）と光電変換素子２から延びてホルダ３の軸線６に直交する直線１１との交差部に光反射手段１２が配置されている。この光反射手段１２は、図１に示すように、光電変換素子２が発光手段である場合に、光電変換素子２から発せられた光（矢印ａ）の一部（矢印ａ１）を透過させ、光電変換素子２から発せられた光（矢印ａ）の他部（矢印ａ２）を光ファイバ１０側へ向けて反射するようになっている。また、光反射手段１２は、図２に示すように、光電変換素子２が受光手段である場合に、光ファイバ１０側から発せられた（伝送された）光（矢印ｂ）の一部（矢印ｂ１）を透過させ、光ファイバ１０側から発せられた光（矢印ｂ）の他部（矢印ｂ２）を光電変換素子２側に向けて反射するようになっている。尚、光電変換素子２は、半導体レーザ等の発光手段及び／又はフォトダイオード等の受光手段を備えて構成される。
【００１７】
図３乃至図６は、本発明の光モジュール１を構成するホルダ３を示す図である。このうち、図３（ａ）がホルダ３の上面図、図３（ｂ）がホルダ３の側面図、図３（ｃ）がホルダ３の下面図である。また、図４は、図３（ａ）に示すホルダ３の正面図である。また、図５は、図３（ｂ）のＡ−Ａ線に沿って切断して示すホルダ３の断面図（縦断面図）である。また、図６は、図５のホルダ３の光反射手段１２近傍を拡大して示す部分拡大断面図である。
【００１８】
これらの図に示すホルダ３は、光透過性の樹脂材料（例えば、ＰＥＩ，ＰＣ，ＰＭＭＡ等）を射出成形することにより安価に且つ高精度に一体的に形成されている。そして、このホルダ３の軸線６に沿った方向の一端側には、フェルール８を着脱可能に係合する端部取付穴７が形成されている。この端部取付穴７は、ホルダ３の軸線６に沿った方向の一端側（図３（ａ）及び図５の左端側）に開口する有底筒状の穴であり、その内部にフェルール８が収容保持されるようになっている（図１参照）。また、端部取付穴７は、フェルール８と係合するフェルール収容穴部１３と、フェルール８（フェルール収容穴部１３）よりも小径で且つフェルール８とは係合しない逃がし穴部１４とを備えている。そして、端部取付穴７（逃がし穴部１４）の底部には、ホルダ３内を軸線６に沿って進行する平行光（図１の矢印ａ２）を光ファイバ１０の先端に収束させると共に、光ファイバ１０の先端から発せられた光を平行光（図２の矢印ｂ）としてホルダ３内部に取り入れる第１レンズ部１５が形成されている。
【００１９】
また、ホルダ３は、図３（ａ）及び図５に示すように、端部取付穴７の底部よりも図中右側部分の底面１６に、矩形形状の凹みである底面側取付穴５が形成されている（図３（ｃ）参照）。この底面側取付穴５の上面（穴の底面）５ａには、光電変換素子２の発光部１７（図１参照）又は受光部１８（図２参照）に対応する位置に、光電変換素子２の発光部１７から発せられた光（矢印ａ）をホルダ３の内部に取り入れるか、又は光反射手段１２によって反射されてホルダ３内を直線１１に沿って進行する（図２の下方に進行する）光（矢印ｂ２）を光電変換素子２の受光部１８に収束させる第２レンズ部２０が形成されている（図１及び図２参照）。ホルダ３内を通過する光は平行光であることが望ましい。
【００２０】
また、ホルダ３は、ホルダ３の軸線（光ファイバ１０の中心の軸線）６と光電変換素子２の発光部１７又は受光部１８の中心から延びる直線１１との交差部に光反射手段１２が形成されている（図１，図２，図５及び図６参照）。この光反射手段１２は、ホルダ３の右側端部の上面２１に形成された上面開口穴２２の底部に形成されており、ホルダ３と空気の境界面である（図５及び図６参照）。なお、上部開口穴２２の開口縁の形状は、図３（ｂ）に示すように、四角形状でもよいし、円形形状でもよい。
【００２１】
また、光反射手段１２は、図６に詳細を示すように、ホルダ３の軸線６に沿って進行する平行光（図２の矢印ｂ）に直交する平面である第１の透過面部２３と、光電変換素子２から発せられてホルダ３内を図中上方へ向かう平行光（図１の矢印ａ）に直交する平面である第２の透過面部２４と、ホルダ３の軸線６に沿って進行する平行光及びホルダ６内を図中上方へ向かう平行光に４５度の傾斜角度で交差する平面である反射面部２５とを備えている。そして、この光反射手段１２は、反射面部２５の一端側に第１の透過面部２３が位置し、反射面部２５の他端側に第２の透過面部２４が位置し、これら第１の透過面部２３，反射面部２５及び第２の透過面部２４によって等脚台形形状の突起になっており、基準傾斜面（図６中の二点鎖線で示す傾斜面）２６に複数形成されている。その結果、図５及び図６に示すように、上部開口穴２２の底部の断面形状が略ステップ形状になっている。なお、基準傾斜面２６は、ホルダ３の軸線６と光電変換素子２から延びる直線１１の交点に位置し、これらホルダ３の軸線６及び光電変換素子２からの直線１１に対して４５度の傾斜角で交差する仮想の平面である。
【００２２】
このような光反射手段１２の第１の透過面部２３は、光ファイバ１０から発せられた光（ホルダ３の軸線６に沿って図６の図中右側方向へ進行する平行光であり、図１の矢印ｂの光）の一部（図１の矢印ｂ１の平行光）を透過する。また、光反射手段１２の第２の透過面部２４は、光電変換素子２から発せられた光（ホルダ３内を直線１１に沿って図６の上方へ進行する平行光であり、図１の矢印ａの光）の一部（図１の矢印ａ１の平行光）を透過する。また、光反射手段１２の反射面部２５は、光ファイバ１０からの光（図２の矢印ｂで示す平行光）を光電変換素子２に向けて光（図２の矢印ｂ２）を反射するか、又は光電変換素子２からの光（図１の矢印ａで示す平行光）を光ファイバ１０に向けて光（図１の矢印ａ２）を反射する。
【００２３】
図７は、本実施形態の光モジュール１の作用を模式化して示す図である。この図７の模式図に示すように、光ファイバ１０から発せられた光ｂは、第１のレンズ部１５によって平行光としてホルダ３内に取り入れられ（図２参照）、ホルダ３の軸線６に沿って進行した後、その一部（ｂ１）が光反射手段１２の第１の透過面部２３を透過して直進し、その残部（ｂ２）が光反射手段１２の反射面部２５によって光電変換素子２側に向けて（真下に向けて）反射され、その反射された平行光が第２のレンズ部２０によって光電変換素子２の受光部１８に収束され、その収束された光（ｂ２）が光電変換素子２の受光部１８に入射する。ここで、光電変換素子２に入射する光の光量（光のパワー）は、ホルダ３に入射した光ファイバ１０からの光の光量をＬ０とし、第１の透過面部２３の面積をＳ１とし、反射面部２５の軸線６方向への投影面積をＳ０とすると、反射面部２５と第１の透過面部２３のメッシュ数にもよるが、Ｌ０×（Ｓ０／（Ｓ０＋Ｓ１））程度となる。光束の強度分布を考慮した形状最適化とメッシュ数が多ければほぼ正確な値が計算できる。すなわち、本実施形態の光モジュール１は、反射面部２５と第１の透過面部２３の面積比によって、光反射手段１２を透過する光（ｂ１）の光量と光反射手段１２で反射される光（ｂ２）の光量がほぼ調整されることになる。
【００２４】
また、図７の模式図に示すように、光電変換素子２から発せられた光ａは、第２のレンズ部２０によって平行光としてホルダ３内に取り入れられ（図１参照）、直線１１に沿って進行した後、その一部（ａ１）が光反射手段１２の第２の透過面部２４を透過して直進し、その残部（ａ２）が光反射手段１２の反射面部２５によって光ファイバ１０側に向けて（真横に向けて）反射され、その反射された平行光（ａ２）が第１のレンズ部１５によって光ファイバ１０の先端に収束され、その収束された光が光ファイバ１０に入射する。ここで、光ファイバ１０に入射する光の光量（光のパワー）は、ホルダ３に入射した光電変換素子２からの光の光量をＬ１とし、第２の透過面部２４の面積をＳ２とし、反射面部２５の直線１１方向への投影面積をＳ０とすると、反射面部２５と第２の透過面部２４のメッシュ数にもよるが、Ｌ１×（Ｓ０／（Ｓ０＋Ｓ２））程度となる。光束の強度分布を考慮した形状最適化とメッシュ数が多ければほぼ正確な値が計算できる。すなわち、本実施形態の光モジュール１は、反射面部２５と第２の透過面部２４の面積比によって、光反射手段１２を透過する光の光量と光反射手段１２で反射される光の光量がほぼ調整されることになる。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、ホルダ３に形成した光反射手段１２の反射面部２５と透過面部（第１の透過面部２３又は第２の透過面部２４）の面積比を変えることにより、光伝送に必要な光量（光のパワー）を調整できるため、光量調整用のフィルタ等の別部品を光路途中に設ける必要がなく、光量調整用の部品点数を増やす必要がない。したがって、本実施形態は、構造の複雑化や組み立て工数の増加を生じることがなく、光量調整が可能な光モジュール１を安価に提供できる。
【００２６】
尚、図１又は図２に示す光モジュール１は、例えば、図８に示すように、発光用の光モジュール１又は受光用の光モジュール１として、ハウジング２７内に収容され、光コネクタ２８を構成する。
【００２７】
（第２実施形態）
本実施形態は、前述の第１実施形態における光モジュール１の変形例について説明するものである。本実施形態において、第１実施形態と実質同一の構成部分には同一の符号を付し、第１実施形態と重複する説明を省略する。
【００２８】
本実施形態における光反射手段１２は、上部開口穴２２の開口側から見て、第１の透過面部２３、反射面部２５及び第２の透過面部２４による等脚台形形状の窪みになっており、基準傾斜面２６に複数形成されている。このように、光反射手段１２を光モジュール１に窪み形状として形成することで、第１実施形態と同様の作用効果が得られ、且つ、光モジュール１の１個当たりの樹脂材料の使用量を削減することができる。このため、本実施形態の光モジュール１は、簡単な構造で、前述した第１実施形態の光モジュールと比べて更なる低コスト化が図れる。
【００２９】
尚、本発明は、前述した第１及び第２の実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、前述した第１及び第２の実施形態では光反射手段１２の突起部又は窪み部を３個形成したが、突起部又は窪み部を１個又は複数個形成し、光ファイバと光電変換素子の間の光量をある任意の効率（損失）に制御してもよい。また、光反射手段１２は、突起部及び窪み部を組み合わせて構成し、光モジュールに一体成形してもよい。
【００３０】
また、光反射手段１２、光ファイバ１０と光電変換素子２との間の光束の全てに対して適用するものに限らず、一部の光束について適用するように上部開口穴２２の底部の所定箇所に形成してホルダ３を一体成形してもよい。また、反射面部２５、第１の透過面部２３及び第２の透過面部２４を光の光束に対して同心円状に成形したり、微細なメッシュ状に成形して、光モジュール１を構成してもよい。
【００３１】
さらに、光ファイバ１０と光電変換素子２との間の光結合には、反射面部２５を用いるものに限らず、第１及び第２の透過面部２３，２４を用いるように光モジュール１を構成してもよい。ホルダ３の底面側取付穴５の開口形状及び凹み形状は、矩形状に限らず、基板４及び基板４に搭載される光電変換素子２に適合するように、多角形、円形、楕円形等の形状にするとよい。また、ホルダ３の上部開口穴２２の開口形状及び凹み形状についても、矩形状に限らず、多角形、円形、楕円形等の形状として形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用した光モジュールの縦断面図を示すものであり、光電変換素子（光電素子）が発光部である場合を示す光モジュールの縦断面図である。
【図２】本発明を適用した光モジュールの縦断面図を示すものであり、光電変換素子が受光部である場合を示す光モジュールの縦断面図である。
【図３】図３（ａ）がホルダの上面図、図３（ｂ）がホルダの側面図、図３（ｃ）がホルダの下面図である。
【図４】図３（ａ）に示すホルダの正面図である。
【図５】図３（ｂ）のＡ−Ａ線に沿って切断して示すホルダの断面図（縦断面図）である。
【図６】図５のホルダの光反射手段近傍を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図７】本発明に係る光モジュールの作用を模式化して示す図である。
【図８】本発明の光モジュールを使用する光コネクタを簡略的に示す図である。
【図９】従来例である光半導体装置を示す図であり、図９（ａ）がその平面図、図９（ｂ）が図９（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断して示す断面図、図９（ｃ）が図９（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断して示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１……光モジュール、２……光電変換素子（光電素子）、３……ホルダ、６……軸線、７……端部取付穴、８……フェルール（光伝送路としての光ファイバの端部）、１０……光ファイバ（光伝送路）、１１……直線、１２……光反射手段、２３……第１の透過面部（透過面部）、２４……第２の透過面部（透過面部）、２５……反射面部、２７……ハウジング、２８……光コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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