(57)【要約】【課題】レンズを筐体の内孔に固定する際に、レンズ割れが防止でき、レンズの実装精度が確保できるとともに、作業性に優れたレンズ固定構造を有する光モジュールを提供する。【解決手段】レンズホルダ３は、光学レンズ２を保持するレンズ保持部３ａと、内孔に圧入される圧入部３ｂと、レンズ保持部３ａと圧入部３ｂを連結する連結部３ｃとを有し、レンズ保持部３ａの外径は内孔の内径よりも小さく形成され、筐体１の内孔とレンズ保持部３ａとの間に隙間４が形成されている。また、連結部３ｃの外周に溝を形成している。光学レンズ２をレンズホルダ３に固定し、レンズホルダ３をレンズ搭載ユニット１０の筐体１の内孔に圧入する際に、光学レンズ２に圧入時の応力が直接作用しないため、光学レンズの割れが防止できる。【選択図】図４
2012018291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズをレンズホルダに固定し、該レンズホルダをレンズ搭載ユニットの筐体の内孔に圧入により固定した光モジュールであって、前記レンズホルダは、前記光学レンズを保持するレンズ保持部と、前記内孔に圧入される圧入部と、前記レンズ保持部と前記圧入部とを連結する連結部とを有し、前記レンズ保持部の外径は前記内孔の内径よりも小さく、前記筐体の内孔と前記レンズ保持部との間に隙間が形成されており、前記連結部の外周に溝を形成していることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記レンズホルダと前記レンズ搭載ユニットの筐体とは同一の材料で構成されている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】
前記溝は、前記連結部から前記レンズ保持部側に設けられている請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記溝は、前記レンズ保持部と前記圧入部に跨って形成されており、前記連結部において、前記レンズホルダの肉厚が最小となる部分を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記レンズ保持部は前記圧入部の肉厚よりも厚い肉厚を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を送受信する光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信に用いられる送信用光モジュールは、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）からの光を信号光として用いており、この信号光をレンズにより集光して通信用の光ファイバに結合している。受信用光モジュールは、光ファイバを通して送られてきた信号光を、レンズにより集光して受信用のフォトダイオード（ＰＤ：photodiode）で受光している。また、１本の光ファイバを用いて前記の送信と受信の双方を行う一心双方向の送受信光モジュールもある。
【０００３】
上記の光通信用の光モジュールで、複数の送信用ＬＤや受信用ＰＤを用いて波長の異なる複数の信号光を多重化して送受信する場合、ＬＤ、ＰＤ等の光素子と光ファイバとの光路系に、光アイソレータやプリズム、あるいは、波長分波フィルタ（以下、「ＷＤＭフィルタ」という。）等が配される。このような光モジュールでは光路長が長くなり、レンズの焦光位置と作動距離を調整設定することが難しくなってきている。
【０００４】
これと関連し、光モジュールにおけるレンズの固定構造については、従来から種々の提案がなされている。
通常、レンズを光モジュール内に固定する場合には、接着剤や半田、低融点ガラス等で接着固定することが行われている。また、圧入による方法もとられており、例えば、特許文献１には、図７で示すように、受発光素子１０３と光ファイバ固定具１０４及び光結合用レンズ１０２を備え、光結合用レンズ１０２を保持用部品１０１に圧入固定した光モジュールにおいて、保持用部品１０１の光結合用レンズ１０２との当接部を肉薄部１０２ａとしたものが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、図８に示すように、光半導体素子２０３と光ファイバスタブ２０４及び少なくとも一つの球レンズ２０２を同軸状に固定して、これら三者を光学的に結合した光モジュールにおいて、球レンズ２０２を環状の圧入リング２０５を介して光モジュールの外装部材２０１に固定し、さらに、圧入リング２０５と外装部材２０１とを溶接で固定したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０７０５６８号公報
【特許文献２】特開平２−１７３６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、レンズとして石英製のものを用いる場合、特許文献１に開示された光モジュールでは、光結合用レンズ１０２を直接保持用部品１０１に圧入接触させるため、光結合用レンズ１０２にひびが入ったり割れたりする可能性が残る。
【０００８】
また、特許文献２に開示された光モジュールでは、レンズ割れを防止するために、圧入リング２０５の材料として外装部材２０１に比べて弾性係数が大きな材料を用いる必要があるが、球レンズ２０５の光軸ずれによる実装精度の問題が残る。また、この問題は温度上昇などによる外的応力に対しその可能性が増大する。さらに、接着剤や半田、低融点ガラス等でレンズを直接光モジュールの筐体に固定する方法では、固着に時間を要し、作業性が悪いという問題がある。
【０００９】
本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、レンズを筐体の内孔に固定する際に、レンズ割れが防止でき、レンズの実装精度が確保できるとともに、作業性に優れたレンズ固定構造を有する光モジュールを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による光モジュールは、光学レンズをレンズホルダに固定し、レンズホルダをレンズ搭載ユニットの筐体の内孔に圧入により固定した光モジュールで、レンズホルダは、光学レンズを保持するレンズ保持部と、筐体の内孔に圧入される圧入部と、レンズ保持部と圧入部とを連結する連結部とを有し、レンズ保持部の外径は筐体の内径よりも小さく、筐体の内孔とレンズ保持部との間に隙間が形成されているル。
【００１１】
本発明による光モジュールは、レンズホルダとレンズ搭載ユニットの筐体とが同一の材料、例えば、ステンレス鋼で構成されていてもよい。また、レンズホルダの連結部がレンズ保持部の外径よりも小さな外径を有する溝を備えており、この連結部において、レンズホルダの肉厚が最小となっていてもよい。さらに、レンズ保持部の肉厚が圧入部の肉厚よりも厚くてよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な構造で圧入時の光学レンズへの応力を緩和することができるため、レンズの割れ等を防止することができる。また、圧入によってレンズホルダを筐体の内孔に固着しているため、レンズの実装精度が確保できるとともに、組立作業性に優れる。さらに、環境温度の変化によるレンズの光軸変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による光モジュールの一例を示す概略図である。
【図２】本発明の光モジュールにおけるレンズ搭載ユニットの基本構造を示す図である。
【図３】本発明の光モジュールにおけるレンズ搭載ユニットの断面図である。
【図４】本発明の光モジュールにおける集光レンズの固定構造を説明するための図である。
【図５】本発明の光モジュールにおける集光レンズをレンズホルダに固着した際の断面斜視図である。
【図６】本発明の光モジュールにおけるレンズホルダの他の例を示す図である。
【図７】従来の光モジュールの一例を示す図である。
【図８】従来の光モジュールの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の光モジュールに係る好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明の光モジュール一例を示す概略図であり、図２は、本発明の光モジュールにおけるレンズ搭載ユニットの基本構造の一例を示す図である。
【００１５】
図１に示す光モジュールは、レンズ搭載ユニット１０を有している。このレンズ搭載ユニット１０は一芯双方向の光伝送をターゲットとするシステムにおける光回線終端装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）側に採用されるものであり、第１、第２の二つの送信用デバイス３０，４０と一つの受信用デバイス５０を、レンズ搭載ユニット１０に対して組み立てる構成を有している。集光レンズ２は本発明の光学レンズに相当するものであり、図２では、集光レンズ２のレンズ搭載ユニット１０の筐体１に対する固定構造については図示していない。
【００１６】
本実施態様では、レンズ搭載ユニット１０は、第１、第２の二つの送信用デバイス３０，４０と一つの受信用デバイス５０に対して一つの集光レンズ２を有している。レンズ搭載ユニット１０は集光レンズ２とファイバ（スタブ端）２０で集光光学系を形成しており、送信用デバイス３０，４０および受信用デバイス５０は、集光レンズ２の他方の集光点に対して調心した状態で固定される。
【００１７】
受信用デバイス５０はカットフィルタ１３の上方に、第１送信用デバイス３０は第１ＷＤＭフィルタ１１の光軸上、すなわち、スタブ２０の光軸を延長した方向に、第２送信用デバイス４０は第２ＷＤＭフィルタ１２の光軸上、すなわち、スタブ２０の光軸が第２ＷＤＭフィルタ１２により９０°曲げられた方向に取り付けられる。
【００１８】
図３は、本発明の光モジュールにおけるレンズ搭載ユニットの断面図であり、図４は集光レンズの固定構造を説明するための図である。また、図５は集光レンズをレンズホルダに固着した際の断面斜視図である。
【００１９】
集光レンズ２はレンズホルダ３に固着され、レンズホルダ３がレンズ搭載ユニット１０の筐体１の内孔に圧入されている。ここで、レンズホルダ３は、筒状に形成されており、筐体１の内孔の軸に一致した軸を有している。また、レンズホルダ３は、集光レンズ２を固着するためのレンズ保持部３ａと、レンズホルダ３自身を筐体１の内孔に圧入するためのレンズホルダ圧入部３ｂと、レンズ保持部３ａとレンズホルダ圧入部３ｂとを連結する連結部３ｃとから構成されている。ここで、レンズホルダ３の径は３．５ｍｍφであり、レンズ保持部３ａの長さは約１．２ｍｍ、レンズホルダ圧入部３ｂの長さは１ｍｍとしている。
【００２０】
ここで、レンズ搭載ユニット１０の筐体１の内孔は、例えば断面が円形に形成されており、レンズホルダ３のレンズホルダ圧入部３ｂの外側面も、筐体１の内孔の断面に応じて圧入可能なように円形に形成されている。そして、レンズホルダ圧入部３ｂの外径は筐体１の内孔の内径より、例えば約５μｍ大きく形成されている。
【００２１】
また、レンズ保持部３ａの外側面は、レンズホルダ３を筐体１に圧入した際に、筐体１の内面と接触しないように、微小な間隙、例えば１０μｍ程度を介して対向するように、レンズホルダ圧入部３ｂの外形よりも外径を小さくしている。ここで、レンズ保持部３ａの外径が筐体１の内径よりも僅かに小さいことが肝要である。両者の隙間が大きい場合には、レンズホルダ３を筐体１に挿入する際にレンズホルダ３が傾いた状態で挿入、圧入される畏れが生じ好ましくない。
【００２２】
なお、集光レンズ２はガラスからなり、レンズ２をレンズホルダ３のレンズ保持部３ａに固着する方法としては、接着剤や半田、低融点ガラス等を用いた既存の技術を用いることができる。また、集光レンズ２への応力を緩和するために、レンズ保持部３ａの肉厚はレンズホルダ圧入部３ｂの肉厚よりも厚くなるように形成しておくことが望ましい。
【００２３】
また、図４の示す実施の形態においては、連結部３ｃの外周に沿ってレンズ保持部３ａ側に、深さ約０．３ｍｍ、幅０．５ｍｍ程度の溝を設けている。これにより、当該溝の底からホルダ圧入部３ｂの内孔までの厚さを薄くすることができ、圧入部３ｂに筐体１から及ぼされた機械的歪みがレンズ保持部３ａを介してレンズに及ぼされるのを緩和することができる。
【００２４】
本発明の光モジュールの組立は、集光レンズ２をレンズ保持ユニットの筐体１の内孔に組み込む際に、まず、集光レンズ２をレンズホルダ３のレンズ保持部３ａに既存の方法で固着し、その後、レンズ２を固着したレンズホルダ３を筐体１に圧入することにより行われる。そして、レンズ保持部３ａとレンズホルダ圧入部３ｂとが光軸方向に離れた位置に形成されているため、集光レンズ２を固着したレンズホルダ３を筐体１に圧入した際に、圧入時の応力が集光レンズ２に直接作用しない。このため、集光レンズ２にヒビが入ったり割れたりすることが着実に防止できる。
【００２５】
また、レンズホルダ３の材料を筐体１の材料と同一材料、例えばステンレス鋼としておくことが望まし。これにより、環境温度の変化に伴う筐体１とレンズホルダ３との収縮に伴う応力が緩和でき、集光レンズ２の光軸変動を抑制することができる。また、筐体１とレンズホルダ３の加工時の作業性が容易となりリードタイムも短くできる。
【００２６】
図６は、本発明の光モジュールにおけるレンズホルダの他の例を示す図である。
図６に示すレンズホルダ３においては、図４において連結部３ｃのレンズ保持部３ａ側に展開する溝３ｄについて、レンズ保持部３ａ側への展開距離を短縮するとともに、圧入部３ｂ側にも展開している。すなわち、溝３ｄは保持部３ａ、圧入部３ｂいずれの側にも存在し、かつその深さを０．３ｍｍ程度に徹底することで、当該溝の底から圧入部３ｂの内孔にいたる厚みを０．３ｍｍ程度とし、当該底部において最も薄い肉厚を有しており、これは図４の例よりもさらに薄くなっている。また、レンズ保持部３ａにおいて、筐体１の内孔に対して隙間約１０μｍを確保する領域の長さを長くしており、ホルダ３を筐体１の内孔への挿入する工程をさらに安定化している。
【００２７】
以上、本実施態様では、レンズ搭載ユニットの筐体１の内孔が断面円形であり、レンズホルダ３の外側面も断面円形としたが、筐体１の内孔が必ずしも断面円形である必要はなく、レンズホルダ３の外側面も筐体１の内孔に圧入することができる形状であればよい。例えば、筐体１の内孔を円筒形状を有するレンズホルダが圧入により固定できる様な等多角形とすることも可能である。
また、本発明に係わる光モジュールは、一心双方向の光モジュールに限らず、レンズをレンズホルダに固定した上でこのレンズホルダを圧入によりレンズ搭載部材に固定する全てのモジュールに対して適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１…筐体、２…レンズ、３…レンズホルダ、４…間隙、１０…レンズ搭載ユニット、１１…第１ＷＤＭフィルタ、１２…第２ＷＤＭフィルタ、１３…カットフィルタ、２０…スタブ、３０…第１送信用デバイス、４０…第２送信用デバイス、５０…受信用デバイス、１０１…保持用部品、１０２…光結合用レンズ、１０３…受発光素子、１０４…光ファイバ固定具、２０１…外装部材、２０２…球レンズ、２０３…光半導体素子、２０４…光ファイバスタブ。
【図１】
2012018291.tif 000003
【図２】
2012018291.tif 000004
【図３】
2012018291.tif 000005
【図４】
2012018291.tif 000006
【図５】
2012018291.tif 000007
【図６】
2012018291.tif 000008
【図７】
2012018291.tif 000009
【図８】
2012018291.tif 000010