(57)【要約】【課題】光軸合わせが可能な構成において、環境温度に変化があってもレンズ部の中心が光素子の光軸からずれてそのずれ量が許容範囲から外れるのを抑制することができるレンズホルダ及びそれを備えた光通信モジュールを提供する。【解決手段】光通信モジュール１は、基板２と、基板２上に実装された発光素子アレイ３と、発光素子アレイ３の各光素子と光学的に結合する複数のレンズ部４０ａからなるレンズ部アレイ４０を有するレンズブロック４と、レンズブロック４が圧入される圧入部５ａ、及び基板２に実装される実装面５ｂを有するレンズホルダ５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に実装された光素子と光学的に結合するレンズ部を有するレンズブロックが圧入される圧入部と、
前記基板に実装される実装面と、
を備えたレンズホルダ。
【請求項２】
前記レンズブロックを構成する材料よりも熱膨張係数が小さい材料から形成された、
請求項１に記載のレンズホルダ。
【請求項３】
前記レンズブロックは、略直方体状を有し、光ファイバ挿入穴と、前記光ファイバ挿入穴に挿入される光ファイバと前記レンズ部との間で光路を変更する光路変換面と、前記光ファイバ挿入穴が形成された面及び前記レンズ部が形成された面に垂直な一対の側面とを備え、
前記圧入部は、前記レンズブロックの前記一対の側面に接触する一対の対向面を有する、
請求項１又は２に記載のレンズホルダ。
【請求項４】
前記圧入部は、前記レンズブロックの前記光ファイバ挿入穴が形成された面と反対側の面に接触する面をさらに有する、
請求項３に記載のレンズホルダ。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に実装された光素子と、
前記光素子と光学的に結合するレンズ部を有するレンズブロックと、
前記レンズブロックが圧入される圧入部、及び前記基板に実装される実装面を有するレンズホルダと、
を備えた光通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズホルダ及びそれを備えた光通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子、受光素子等の光素子を実装した基板に、この基板に沿って配線された光ファイバの先端部に組み立てられた光コネクタを、光素子に光接続されるように固定された光通信モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この光通信モジュールは、回路基板上に実装され、光入出端（光素子）を上面に有する直方体状の光電変換モジュールと、光電変換モジュールに装着される保持板及び４つの弾性片を有する金属又は樹脂からなる部材ホルダと、部材ホルダの４つの弾性片によって位置決め及び保持された光路変換部材とを備える。
【０００４】
この光通信モジュールの光路変換部材は、光ファイバが挿入される光ファイバ挿入穴、光路を変換する反射面、及び光素子と光学的に結合するレンズ部を備え、樹脂により一体形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９０３１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の光通信モジュールは、光電変換モジュール及び部材ホルダを高精度に製作することによってレンズ部の中心を光素子の光軸に位置決めするものであるため、光電変換モジュール及び部材ホルダの精度によっては、レンズ部の中心が光素子の光軸からずれてそのずれ量が許容範囲から外れるおそれがある。一方、レンズブロックを接着剤によってレンズホルダに接着し、レンズブロックのレンズ部の中心を基板上の光素子の光軸に位置合わせ（光軸合わせ）してレンズホルダを基板に接着する方法では、接着剤の硬化収縮や熱膨張によってレンズ部の中心が光素子の光軸からずれてそのずれ量が許容範囲から外れるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、光軸合わせが可能な構成において、環境温度に変化があってもレンズ部の中心が光素子の光軸からずれてそのずれ量が許容範囲から外れるのを抑制することができるレンズホルダ及びそれを備えた光通信モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を解決するため、基板上に実装された光素子と光学的に結合するレンズ部を有するレンズブロックが圧入される圧入部と、前記基板に実装される実装面と、を備えたレンズホルダを提供する。
【０００９】
前記レンズホルダは、前記レンズブロックを構成する材料よりも熱膨張係数が小さい材料から形成されたものが好ましい。
【００１０】
前記レンズブロックは、略直方体状を有し、光ファイバ挿入穴と、前記光ファイバ挿入穴に挿入される光ファイバと前記レンズ部との間で光路を変更する光路変換面と、前記光ファイバ挿入穴が形成された面及び前記レンズ部が形成された面に垂直な一対の側面とを備えたものでもよい。この場合、前記レンズホルダの前記圧入部は、前記レンズブロックの前記一対の側面に接触する一対の対向面を有するものが好ましい。また、前記圧入部は、前記レンズブロックの前記光ファイバ挿入穴が形成された面と反対側の面に接触する面をさらに有するものでもよい。
【００１１】
また、本発明は、上記目的を解決するため、基板と、前記基板上に実装された光素子と、前記光素子と光学的に結合するレンズ部を有するレンズブロックと、前記レンズブロックが圧入される圧入部、及び前記基板に実装される実装面を有するレンズホルダと、を備えた光通信モジュールを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光軸合わせが可能な構成において、環境温度に変化があってもレンズ部の中心が光素子の光軸からずれてそのずれ量が許容範囲から外れるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールの概略の構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２は、本実施の形態に係るレンズブロックの一例を示し、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、底面図である。
【図３】図３は、本実施の形態に係るレンズホルダの一例を示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る光通信モジュールの組立方法の一例を説明するための断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、レンズホルダの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００１５】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る光通信モジュールの概略の構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１６】
（光通信モジュールの全体の構成）
この光通信モジュール１は、図１に示すように、基板２と、基板２上に実装された発光素子アレイ３と、発光素子アレイ３の各光素子と光学的に結合する複数のレンズ部４０ａからなるレンズ部アレイ４０を有するレンズブロック４と、レンズブロック４が圧入される圧入部５ａ、及び基板２に実装される実装面５ｂを有するレンズホルダ５と、レンズブロック４の複数の光ファイバ挿入穴４１に挿入された複数の光ファイバ６と、発光素子アレイ３を駆動するドライバＩＣ７とを備える。
【００１７】
（基板の構成）
基板２は、上面２ａ及び下面２ｂを有し、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成されている。基板２は、リジッド基板でもフレキシブル基板でもよく、複数の層が積層された多層基板でもよい。
【００１８】
（発光素子アレイの構成）
発光素子アレイ３は、アレイ状に配列され、光信号を送信する複数（本実施の形態では８つ）の発光素子を備える。発光素子としては、例えばＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）等の半導体レーザー素子やＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）等が挙げられる。発光素子は、光素子の一例である。
【００１９】
なお、発光素子アレイ３の代わりに１つの発光素子を用いてもよい。また、発光素子アレイ３の代わりに、又は発光素子アレイ３とともに受光素子アレイを用いてもよい。受光素子アレイは、アレイ状に配列され、光信号を受信する複数の受光素子を備える。受光素子としては、例えばフォトダイオード等が挙げられる。なお、受光素子アレイの代わりに１つの受光素子を用いてもよい。受光素子は、光素子の一例である。
【００２０】
光ファイバ６は、コアと、コアの周囲に形成されたクラッドとを備える。なお、光ファイバ６は、クラッドの周囲に被覆層を有していてもよい。この場合、被覆層を有したまま光ファイバ挿入穴４１に挿入してもよく、先端側の被覆層を剥がして光ファイバ挿入穴４１に挿入してもよい。
【００２１】
（ドライバＩＣの構成）
ドライバＩＣ７は、図示しないＣＰＵからの制御信号に基づいて発光素子アレイ３を駆動し、発光素子アレイ３から光信号を出力させる。
【００２２】
（レンズブロックの構成）
図２は、本実施の形態に係るレンズブロック４の一例を示し、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、底面図である。レンズブロック４は、略直方体状を有し、上面４ａ、下面４ｂ及び側面４ｃ〜４ｆを有する。側面４ｃには、光ファイバ６がそれぞれ挿入される複数の光ファイバ挿入穴４１が形成されている。上面４ａには、発光素子アレイ３と光ファイバ６との間で光路を変換する光路変換面４２ａを有する凹部４２が形成されている。下面４ｂには、図２（ｂ）に示すように、複数のレンズ部４０ａからなるレンズ部アレイ４０が形成されている。すなわち、レンズブロック４は、光ファイバ挿入穴４１が形成された側面４ｃ及びレンズ部４０ａが形成された下面４ｂに垂直な一対の側面４ｄ、４ｆを有している。複数のレンズ部４０ａは、発光素子アレイ３の各発光素子に対向する位置に形成されて各発光素子と光学的に結合する。
【００２３】
レンズブロック４は、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シクロオレフィンポリマ系樹脂、ポリエーテルイミド等を主材料として形成されている。
【００２４】
（レンズホルダの構成）
図３は、本実施の形態に係るレンズホルダ５の一例を示す斜視図である。レンズホルダ５は、基板２の上面２ａに接着固定されるベース部５０と、ベース部５０から立ち上がった３つの壁部５１〜５３とを備える。ベース部５０には、発光素子アレイ３を収容する開口部５０ａが形成されている。レンズホルダ５の圧入部５ａは、壁部５１〜５３のそれぞれの内面５１ａ、５２ａ、５３ａによって構成されている。すなわち、圧入部５ａは、レンズブロック４の一対の側面４ｄ、４ｆに接触する一対の対向面としての内面５１ａ、５３ａを有している。
【００２５】
レンズホルダ５は、レンズブロック４の熱膨張係数よりも小さい材料、例えば金属から形成されている。なお、レンズブロック４の熱膨張係数よりも小さい材料であれば、レンズホルダ５は、樹脂から形成されていてもよい。
【００２６】
壁部５１の内面５１ａと壁部５３の内面５３ａとの間の距離をＬ１、レンズブロック４の側面４ｄと側面４ｆとの間の距離をＬ２とするとき、本光通信モジュール１の使用温度範囲（例えば０°〜８０°）において、以下の関係にあることが好ましい。
Ｌ１≦Ｌ２≦（Ｌ１+α）
（α：Ｌ１の交差+２０μｍ）
【００２７】
（組立方法）
次に、光通信モジュール１の組立方法の一例について図４を参照して説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る光通信モジュール１の組立方法の一例を説明するための断面図である。
【００２８】
レンズブロック４の光ファイバ挿入穴４１に光ファイバ６を挿入して接着剤により光ファイバ６をレンズブロック４に固定する。
【００２９】
次に、光ファイバ６が固定されたレンズブロック４をレンズホルダ５の圧入部５ａに圧入する。レンズブロック４の圧入により、レンズブロック４の側面４ｄ〜４ｆは、それぞれ壁部５２の内面５１ａ、５２ａ、５３ａに接触し、レンズブロック４の下面４ｂは、ベース部５０の内面５０ｂに接触する。なお、レンズブロック４を圧入する際に、接着剤を用いてレンズブロック４をレンズホルダ５に接着してもよい。例えば、レンズブロック４の下面４ｂとレンズホルダ５のベース部５０の内面５０ｂとを接着剤で接着してもよい。
【００３０】
次に、レンズブロック４が圧入されたレンズホルダ５を基板２の上面２ａに紫外線硬化性接着剤によって仮止めする。
【００３１】
次に、図示しないＣＰＵからドライバＩＣ７に制御信号を出力させ、ドライバＩＣ７によって発光素子アレイ３を駆動させる。発光素子アレイ３は、光信号を出力し、その光信号の光量を光ファイバ６を介して受光器を用いて観察しながら、レンズホルダ５を移動させレンズ部４０ａの中心を発光素子の光軸に位置決めする光軸合わせ及び光量調整を行う。レンズホルダ５の位置が定まったところで、紫外線硬化性接着剤に紫外線を照射して紫外線硬化性接着剤を硬化させてレンズホルダ５を基板２に固定する。
【００３２】
（本実施の形態の作用、効果）
本実施の形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
（１）レンズブロック４の熱膨張係数はレンズホルダ５の熱膨張係数よりも大きいため、環境温度が室温よりも上昇した場合は、レンズブロック４の膨張をレンズホルダ５が押え込む。一方、環境温度が室温よりも低下して使用温度範囲の下限値になってもＬ１≦Ｌ２の関係を満たすので、レンズブロック４とレンズホルダ５との間に隙間は生じない。したがって、光軸合わせが可能な構成において、環境温度に変化があってもレンズ部４０ａの中心が光素子の光軸からずれてそのずれ量が許容範囲から外れるのを抑制することができる。
（２）レンズブロック４をレンズホルダ５に固定するための部材が不要になり、部品点数を削減することができる。
【００３３】
（変形例）
図５（ａ）〜（ｃ）は、レンズホルダ５の変形例を示す斜視図である。図５（ａ）〜（ｃ）中、矢印は、レンズホルダ５に対するレンズブロック４の挿入方向を示す。
【００３４】
図５（ａ）に示すレンズホルダ５は、図３に示すレンズホルダ５に対して壁部５２に対向する位置に一対の壁部５４、５５を設けたものである。この場合の圧入部５ａは、壁部５１〜５５のそれぞれの内面５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ、５５ａによって構成される。レンズブロック４をレンズホルダ５の圧入部５ａに圧入することにより、レンズブロック４の側面４ｃは、一対の壁部５４、５５の内面５４ａ、５５ａに接触し、他は第１の実施の形態と同様に、レンズブロック４の側面４ｄ〜４ｆは、それぞれ壁部５１〜５３の内面５１ａ、５２ａ、５３ａに接触し、レンズブロック４の下面４ｂは、ベース部５０の内面５０ｂに接触する。
【００３５】
図５（ａ）に示す場合において、本実施の形態の構成に加えて、壁部５２の内面５２ａと壁部５４及び壁部５５の内面５４ａ、５５ａとの間の距離をＬ３、レンズブロック４の側面４ｃと側面４ｅとの間の距離をＬ４とするとき、本光通信モジュール１の使用温度範囲（例えば０°〜８０°）において、以下の関係にあることが好ましい。
Ｌ３≦Ｌ４≦（Ｌ３+β）
（β：Ｌ３の交差+２０μｍ）
【００３６】
本実施の形態のようにＬ１とＬ２の関係だけでなく、Ｌ３とＬ４の関係を定めることにより、光ファイバ６が延びる方向に垂直な方向だけでなく、光ファイバ６が延びる方向のレンズ部４０ａの中心と発光素子の光軸とのずれ（光軸ずれ）を抑制することができる。
【００３７】
図５（ｂ）に示すレンズホルダ５は、図３に示すレンズホルダ５に対して上方に天井部５６を設けたものである。この場合の圧入部５ａは、ベース部５０、壁部５１〜５３、天井部５６のそれぞれの内面５０ｂ、５１ａ、５２ａ、５３ａ、５６ａによって構成される。この場合は、レンズ部アレイ４０は、下面４ｂから下方に突出しないように形成する必要がある。レンズブロック４をレンズホルダ５の圧入部５ａに圧入することにより、レンズブロック４の上面４ａは、天井部５６の内面５６ａに接触し、他は本実施の形態と同様に、レンズブロック４の側面４ｄ〜４ｆは、それぞれ壁部５１〜５３の内面５１ａ、５２ａ、５３ａに接触し、下面４ｂはベース部５０の内面５０ｂに接触する。図５（ｂ）の構成によってもレンズ部４０ａの光軸ずれを抑制することができる。
【００３８】
図５（ｃ）に示すレンズホルダ５は、図５（ｂ）に示すレンズホルダ５に対してベース部５０を省いたものである。この場合の圧入部５ａは、壁部５１〜５３、天井部５６のそれぞれの内面５１ａ、５２ａ、５３ａ、５６ａによって構成される。レンズブロック４をレンズホルダ５の圧入部５ａに圧入することにより、レンズブロック４の上面４ａは、天井部５６の内面５６ａに接触し、他は本実施の形態と同様に、レンズブロック４の側面４ｄ〜４ｆは、それぞれ壁部５１〜５３の内面５１ａ、５２ａ、５３ａに接触する。図５（ｃ）の構成によってもレンズ部４０ａの光軸ずれを抑制することができる。
【００３９】
なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々な実施の形態が可能である。例えば、上記実施の形態では、基板２に収容される電子部品として、ドライバＩＣ３について説明したが、基板２に実装された受光素子の信号を増幅するプリアンプＩＣでもよい。
【００４０】
また、本発明の実施の形態の構成要素の一部を本発明の要旨を逸脱しない範囲内において省いてもよい。例えば、レンズホルダ５の圧入部５ａを対向する一対の壁部５１、５３のそれぞれの内面５１ａ、５３ａによって構成した場合には、レンズホルダ５は、壁部５２を有していなくてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…光通信モジュール、２…基板、２ａ…上面、２ｂ…下面、３…発光素子アレイ、
４…レンズブロック、４ａ…上面、４ｂ…下面、４ｃ〜４ｆ…側面、５…レンズホルダ、
５ａ…圧入部、５ｂ…実装面、６…光ファイバ、７…ドライバＩＣ、
４０…レンズ部アレイ、４０ａ…レンズ部、４１…光ファイバ挿入穴、４２…凹部、
４２ａ…光路変換面、５０…ベース部、５０ａ…開口部、５１…壁部、５１ａ…内面、
５２…壁部、５２ａ…内面、５３…壁部、５３ａ…内面、５４…壁部、５４ａ…内面、
５５…壁部、５５ａ…内面、５６…天井部、５６ａ…内面
【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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