(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面発光型若しくは端面受光型光素子アレイを光素子搭載用基板の搭載面にフェースアップ接続実装し、
前記光素子アレイとレーザ光を集光するレンズアレイと光ファイバアレイとが光結合するように、前記光素子搭載用基板の端面に前記レンズアレイを形成したレンズアレイブロックと前記光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングとを積み重ねて固定し、
前記レンズアレイブロックを前記光素子搭載用基板の端面に重ねて固定する際、前記レンズアレイブロックと光素子搭載用基板の端面との間を、該端面における前記光素子アレイの発光若しくは受光点列の高さ方向に微動調整可能に係合させて構成したこと
を特徴とする光素子アレイモジュール。
【請求項２】
前記レンズアレイブロックを前記光素子搭載用基板の端面に重ねて固定する際、前記レンズアレイブロックと光素子搭載用基板の端面との間は、該端面における前記光素子アレイの前記発光若しくは受光点列の方向に位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載の光素子アレイモジュール。
【請求項３】
前記光素子搭載用基板の端面と前記レンズアレイブロックとの間を、凹部と凸部で係合させて構成したことを特徴とする請求項１に記載の光素子アレイモジュール。
【請求項４】
前記光素子搭載用基板の端面と前記レンズアレイブロックとの間を、溝凹部と柱状突起または柱状部材との嵌合で係合させて構成したことを特徴とする請求項１に記載の光素子アレイモジュール。
【請求項５】
前記光コネクタフェルールを前記光コネクタハウジングに挿着した際、前記レンズアレイブロックと光コネクタフェルールとの間を少なくも２次元に位置決め係合させて構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の光素子アレイモジュール。
【請求項６】
前記光コネクタフェルールを前記光コネクタハウジングに挿着した際、前記レンズアレイブロックと光コネクタフェルールとの間を求心機能を有するジョイントで係合させて構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の光素子アレイモジュール。
【請求項７】
前記レンズアレイブロックを、前記光素子搭載用基板の端面に重ねて固定される枠に前記レンズアレイを取付けて構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の光素子アレイモジュール。
【請求項８】
光素子搭載用基板に形成されたアライメントマークを基準にして光素子搭載用基板の端面に係合部を加工して形成する係合部形成工程と、
端面発光型若しくは端面受光型の光素子アレイを前記アライメントマーク若しくは前記係合部形成工程で形成された前記係合部を基準に位置合わせをして前記光素子搭載用基板の搭載面にフェースアップ接続実装する実装工程と、
前記光素子アレイとレーザ光を集光するレンズアレイとが光結合するように、該レンズアレイを形成したレンズアレイブロックを前記係合部形成工程で形成された前記係合部を用いて端面発光若しくは受光点列方向に位置決めし、該端面発光若しくは受光点列の高さ方向に微動調整して前記光素子搭載用基板の端面に取付けるレンズアレイブロック取付け工程と、
前記レンズアレイと光ファイバアレイとが光結合するように、該光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングを前記レンズアレイブロックに係合させて取付ける光コネクタハウジング取付け工程と
を有することを特徴とする光素子アレイモジュールの製造方法。
【請求項９】
光素子搭載用基板の端面に係合部を加工して形成する係合部形成工程と、
前記係合部形成工程で形成された前記係合部もしくは該係合部を基準にして形成されたアライメントマークを基準にして端面発光型若しくは端面受光型の光素子アレイを位置合わせして前記光素子搭載用基板の搭載面にフェースアップ接続実装する実装工程と、
前記光素子アレイの端面発光若しくは受光点列と該端面発光若しくは受光点列から出射されるレーザ光を集光するレンズアレイとが光結合するように、該レンズアレイが形成されたレンズアレイブロックを前記係合部形成工程で形成された前記係合部を用いて該端面発光若しくは受光点列方向に位置決めし、該端面発光若しくは受光点列の高さ方向に微動調整して前記光素子搭載用基板の端面に取付けるレンズアレイブロック取付け工程と、
前記レンズアレイと光ファイバアレイとが光結合するように、該光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングを前記レンズアレイブロックに係合させて取付ける光コネクタハウジング取付け工程と
を有することを特徴とする光素子アレイモジュールの製造方法。
【請求項１０】
端面発光型若しくは端面受光型光素子アレイを光素子搭載用基板の搭載面に接続実装し、
前記光素子アレイとレーザ光を集光するレンズアレイと光ファイバアレイとが光結合するように、前記光素子搭載用基板の端面に前記レンズアレイを形成したレンズアレイブロックと前記光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングとを積み重ねて固定し、
前記レンズアレイブロックを前記光素子搭載用基板の端面に重ねて固定する際、前記レンズアレイブロックと光素子搭載用基板の端面との間を、該端面における前記光素子アレイの発光若しくは受光点列の高さ方向に微動調整可能に係合させて構成したこと
を特徴とする光素子アレイモジュール。
【請求項１１】
前記レンズアレイブロックを前記光素子搭載用基板の端面に重ねて固定する際、前記レンズアレイブロックと光素子搭載用基板の端面との間は、該端面における前記光素子アレイの前記発光若しくは受光点列の方向に位置決めされていることを特徴とする請求項１０に記載の光素子アレイモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多チャンネルの光素子を一体化した光素子アレイモジュールにおいて、光素子アレイとレンズアレイと光コネクタとを効率良く簡便に光結合することができる多チャンネルの光素子を一体化した光素子アレイモジュールおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、多チャンネルで一体の光素子アレイモジュールを構成する一方法として、実装用の基板に位置合わせ用のマーカやＶ溝を精度良く形成し、これを基準に光素子アレイや光ファイバアレイを位置精度よく搭載する方法が使われている。例えば、特開平９−２８１３６０号公報に記載されているように、シリコンの基板に異方性エッチングで、位置合わせ用のマーカとＶ溝を精度良く形成し、このマーカ基準に光素子アレイをはんだ接続し、また、Ｖ溝に光ファイバアレイの先端の被覆を除去後、個別に整列搭載し、多チャンネルの光結合を実現可能にしている。
また、特開平９−１２７３７７号公報に記載されているように、光素子アレイモジュールの本体から光ファイバアレイが着脱可能なレセプタクル型の光素子アレイモジュールの実装構造として、光コネクタのガイドピンを介して無調整で光結合可能な構造にした例もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構造では、光素子アレイの入出射面の高さ基準、つまり光素子アレイの入出射点列と同一平面内で垂直方向の搭載用基板からの距離は、搭載用基板のＶ溝を基準としているため、光素子アレイの入出射面の高さばらつきに対応して高さを調節することが困難であるという課題を有していた。
また、端面発光型若しくは端面受光型素子アレイのように、光素子アレイの入出射面と、搭載用基板に対する接続面とが直交している場合には、Ｖ溝付き搭載用基板に光素子アレイをはんだ等で直接接続可能だが、面発光型光素子アレイや面受光型光素子アレイのように、光素子アレイの入出射面と、搭載用基板に対する接続面とが平行している場合には、Ｖ溝付き搭載用基板に光素子アレイをはんだ等で直接接続困難で、実装構造が複雑化するという課題を有していた。
【０００４】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、端面発光型若しくは端面受光型光素子アレイを光素子搭載用基板にフェースアップ接続実装する場合において端面発光型若しくは端面受光型光素子アレイと光ファイバアレイコネクタとの間で結合効率が高く、アレイの各チャネルが均一な光結合を実現した光素子アレイモジュールおよびその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、面発光型や面受光型の光素子アレイを光素子搭載用基板に接続実装する場合において光素子アレイと光ファイバアレイコネクタとの間で結合効率が高く、アレイの各チャネルが均一な光結合を実現した光素子アレイモジュールおよびその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、面発光型や面受光型の光素子アレイを光素子搭載用基板に接続実装する場合において小型化を実現した光素子アレイモジュールを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、端面発光型若しくは端面受光型光素子アレイを光素子搭載用基板の搭載面にフェースアップ接続実装し、前記光素子アレイとレーザ光を集光するレンズアレイと光ファイバアレイとが光結合するように、前記光素子搭載用基板の端面に前記レンズアレイを形成したレンズアレイブロックと前記光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングとを積み重ねて固定して構成することを特徴とする光素子アレイモジュールである。
また、本発明は、前記光素子アレイモジュールにおいて、前記レンズアレイブロックを前記光素子搭載用基板の端面に重ねて固定する際、前記レンズアレイブロックと光素子搭載用基板の端面との間を前記端面発光若しくは受光点列の高さ方向に微動調整可能に係合させて構成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記光素子アレイモジュールにおいて、前記レンズアレイブロックを前記光素子搭載用基板の端面に重ねて固定する際、前記レンズアレイブロックと光素子搭載用基板の端面との間を前記端面発光若しくは受光点列方向に位置決めされ、前記端面発光若しくは受光点列の高さ方向に微動調整可能に係合させて構成したことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、前記光素子アレイモジュールにおいて、前記光素子搭載用基板の端面と前記レンズアレイブロックとの間を、凹部と凸部とで、または溝凹部と柱状突起または柱状部材との嵌合で係合させて構成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記光素子アレイモジュールにおいて、前記光コネクタフェルールを前記光コネクタハウジングに挿着した際、前記レンズアレイブロックと光コネクタフェルールとの間を少なくも２次元（アレイ方向およびそれに直角な方向）に位置決め係合させて構成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記光素子アレイモジュールにおいて、前記光コネクタフェルールを前記光コネクタハウジングに挿着した際、前記レンズアレイブロックと光コネクタフェルールとの間を求心機能を有するジョイント（例えば球ジョイント）で係合させて構成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記光素子アレイモジュールにおいて、前記レンズアレイブロックを、前記光素子搭載用基板の端面に重ねて固定される枠に前記レンズアレイを取付けて構成したことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、面発光型若しくは面受光型光素子アレイを光素子搭載用基板の搭載面に接続実装し、前記光素子アレイとレーザ光を集光するレンズアレイと光ファイバアレイとが光結合するように、前記光素子搭載用基板の搭載面に前記レンズアレイを形成したレンズアレイブロックと前記光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングとを積み重ねて固定して構成することを特徴とする光素子アレイモジュールである。また、本発明は、前記光素子アレイモジュールにおいて、前記光素子アレイと前記レンズアレイとが相対的に位置決めされるように、前記光素子搭載用基板の搭載面と前記レンズアレイブロックとの間を係合させて構成することを特徴とする。
また、本発明は、前記光素子アレイモジュールにおいて、前記光素子アレイと前記レンズアレイとが相対的に位置決めされるように、前記光素子搭載用基板の搭載面と前記レンズアレイブロックとの間を、凹部と凸部との嵌合または凹部と球状面との嵌合により係合させて構成することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記光素子アレイモジュールにおいて、前記光コネクタフェルールを前記光コネクタハウジングに挿着した際、前記レンズアレイブロックと光コネクタフェルールとの間を求心機能を有するジョイント（例えば球ジョイント）で係合させて構成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記光素子アレイモジュールにおいて、前記レンズアレイブロックを、前記光素子搭載用基板の端面に重ねて固定される枠に前記レンズアレイを取付けて構成したことを特徴とする。
また、本発明は、面発光型若しくは面受光型光素子アレイを光素子搭載用基板の搭載面に接続実装し、前記光素子アレイと光ファイバアレイとが光結合するように、前記光素子搭載用基板の搭載面に前記光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングを求心機能を有するジョイントで係合させて取付けて構成することを特徴とする光素子アレイモジュールである。
【０００９】
また、本発明は、端面発光型若しくは端面受光型光素子アレイを光素子搭載用基板の搭載面に接続実装し、前記光素子アレイとレーザ光を集光するレンズアレイと光ファイバアレイとが光結合するように、前記光素子搭載用基板の端面に前記レンズアレイを形成したレンズアレイブロックと前記光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングとを積み重ねて固定して構成することを特徴とする光素子アレイモジュールである。
【００１０】
また、本発明は、光素子搭載用基板に形成されたアライメントマークを基準にして光素子搭載用基板の端面に係合部を加工して形成する係合部形成工程と、端面発光型若しくは端面受光型光素子アレイを前記アライメントマーク若しくは前記係合部形成工程で形成された係合部を基準に位置合わせをして光素子搭載用基板の搭載面にフェースアップ接続実装する実装工程と、前記光素子アレイとレーザ光を集光するレンズアレイとが光結合するように、前記レンズアレイを形成したレンズアレイブロックを前記係合部形成工程で形成された係合部を用いて端面発光若しくは受光点列方向に位置決めし、前記端面発光若しくは受光点列の高さ方向に微動調整して前記光素子搭載用基板の端面に取付けるレンズアレイブロック取付け工程と、前記レンズアレイと光ファイバアレイとが光結合するように、前記光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングを前記レンズアレイブロックに係合させて取付ける光コネクタハウジング取付け工程とを有することを特徴とする光素子アレイモジュールの製造方法である。
【００１１】
また、本発明は、光素子搭載用基板の端面に係合部を加工して形成する係合部形成工程と、該係合部形成工程で形成された係合部もしくは該係合部を基準にして形成されたアライメントマークを基準にして端面発光型若しくは端面受光型光素子アレイを位置合わせをして光素子搭載用基板の搭載面にフェースアップ接続実装する実装工程と、前記光素子アレイの端面発光若しくは受光点列と該端面発光若しくは受光点列から出射されるレーザ光を集光するレンズアレイとが光結合するように、前記レンズアレイを形成したレンズアレイブロックを前記係合部形成工程で形成された係合部を用いて端面発光若しくは受光点列方向に位置決めし、前記端面発光若しくは受光点列の高さ方向に微動調整して前記光素子搭載用基板の端面に取付けるレンズアレイブロック取付け工程と、前記レンズアレイと光ファイバアレイとが光結合するように、前記光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングを前記レンズアレイブロックに係合させて取付ける光コネクタハウジング取付け工程とを有することを特徴とする光素子アレイモジュールの製造方法である。
【００１２】
また、本発明は、光素子搭載用基板に形成されたアライメントマークを基準にして光素子搭載用基板の搭載面に係合部を加工して形成する係合部形成工程と、光素子アレイを前記アライメントマーク若しくは前記係合部形成工程で形成された係合部を基準に位置合わせをして光素子搭載用基板の搭載面に接続実装する実装工程と、前記光素子アレイとレーザ光を集光するレンズアレイとが光結合するように、前記レンズアレイを形成したレンズアレイブロックを前記係合部形成工程で形成された係合部を用いて位置決めして前記光素子搭載用基板の搭載面に取付けるレンズアレイブロック取付け工程と、前記レンズアレイと光ファイバアレイとが光結合するように、前記光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングを前記レンズアレイブロックに係合させて取付ける光コネクタハウジング取付け工程とを有することを特徴とする光素子アレイモジュールの製造方法である。
【００１３】
また、本発明は、光素子搭載用基板の搭載面に係合部を加工して形成する係合部形成工程と、該係合部形成工程で形成された係合部もしくは該係合部を基準にして形成されたアライメントマークを基準にして光素子アレイを位置合わせをして光素子搭載用基板の搭載面に接続実装する実装工程と、前記光素子アレイとレーザ光を集光するレンズアレイとが光結合するように、前記レンズアレイを形成したレンズアレイブロックを前記係合部形成工程で形成された係合部を用いて位置決めして前記光素子搭載用基板の搭載面に取付けるレンズアレイブロック取付け工程と、前記レンズアレイと光ファイバアレイとが光結合するように、前記光ファイバアレイの端部を保持する光コネクタフェルールを着脱自在に挿着する光コネクタハウジングを前記レンズアレイブロックに係合させて取付ける光コネクタハウジング取付け工程とを有することを特徴とする光素子アレイモジュールの製造方法である。
【００１４】
また、本発明は、光コネクタフェルールに設けられた例えばガイドピン穴に相対する位置に係合する球状面（例えば球ジョイント）を備えた光コネクタハウジングである。
また、本発明は、ガイドピン穴付きの光コネクタフェルールと、ガイドピン穴に相対する位置に係合する球状面を有する光コネクタハウジングとにより構成される多芯光コネクタである。
また、本発明は、レンズアレイのレンズ列と同一平面内で垂直方向に嵌合用溝を有し、その反対面に光コネクタフェルールのガイドピン穴に相対する位置に凹部を有するレンズアレイブロックである。
また、本発明は、レンズアレイのレンズ列と同一平面内に複数の凹部を有し、その反対面に光コネクタフェルールのガイドピン穴に相対する位置に凹部を有するレンズアレイブロックである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光素子アレイモジュールの実施の形態について図面を用いて説明する。
まず、本発明に係る端面発光型若しくは端面受光型光素子アレイとして端面発光型光素子アレイを用いてフェースアップ接続（発光面から遠い側ではんだ接続）する光素子アレイモジュールの第１の実施の形態について図１〜図４を用いて説明する。
即ち、図１は、本発明に係る光素子アレイモジュールの第１の実施の形態を示す分解斜視図であり、図２は、図１の組立手順を説明するための部分断面を有する平面図である。図３は、本発明に係る光素子アレイモジュールを組立た状態を示す部分断面平面図である。図４は、端面発光型光素子アレイを光素子搭載用基板にフェースアップ接続する一実施例を示す斜視図である。図１〜図４において、左上に座標軸を示し、光素子アレイ１３及び光ファイバアレイ５４の光軸方向をＺ軸、ピッチ方向をＸ軸、Ｘ軸と垂直方向をＹ軸と定義する。
【００１６】
まず、光素子アレイ１３は、端面発光型光素子アレイで構成され、光素子搭載用基板１１に搭載する面に電極が形成され、反対の上面にも電極が形成される。この端面発光型光素子アレイ１３は、光素子搭載用基板１１に、搭載面に形成されたアライメントマーク若しくは後述するように光素子搭載用基板１１の端面に形成される係合部である嵌合用溝１６ａ、１６ｂを使用して何方かを基準にしてＸ方向およびＺ方向に高精度に位置決めされてフェースアップ接続（発光面から遠い側ではんだ接続）して実装される。当然、端面発光型光素子アレイ１３の上面電極も、光素子搭載用基板１１の端子との間でリード接続させる。そして、端面発光型光素子アレイ１３を駆動するための駆動用ＩＣ１２も、光素子搭載用基板１１の例えば光素子アレイ１３の搭載面に実装される。
【００１７】
端面発光型光素子アレイ１３は、図４に示す如く、レーザを発振させると、発光点１４からレーザ拡がり１７のようレーザが出射される。この端面発光型光素子アレイ１３はホトリソプロセスで製造されるため、発光点１４は端面発光型光素子アレイ１３の上面からμｍオーダで一定の高さになるが、端面発光型光素子アレイ１３自身の厚み加工は機械加工のため、はらつきが大きく、下面からの高さに大きなばらつきが発生する。この結果、フェースアップ（発光点１４がはんだ接続面１８より遠い場合）で光素子搭載用基板１１に接続する場合、光素子搭載用基板１１からの発光点高さ１５は、±１０〜２０μｍ程度もばらついてしまうことになる。しかし、発光点１４から遠い面ではんだ接続するため、はんだ接続で発生する内部応力のレーザ発振への影響は小さく、はんだ接続が容易となり、製造歩留りを向上させることができる。
【００１８】
以上説明したように、光素子搭載用基板１１の搭載面から発光点列１４までの発光点高さ１５は、端面発光型のレーザアレイ１３自身の基板厚みおよびはんだ厚みのばらつきにより、最大で±１０〜２０μｍ程度のＹ方向に高さばらつきが発生することになる。そこで、本発明に係る光素子アレイモジュールは、上記Ｙ方向の高さばらつきを調整できるように、光素子搭載用基板１１と、レーザ光を集光させる機能を有するレンズアレイ３４を備えたレンズアレイブロック３１と、光コネクタフェルール５１を着脱可能に構成した光コネクタハウジング４１とをＺ方向に積層接着構造で構成した。
レンズアレイ３４は、端面発光型光素子アレイ１３から拡がって出射されるレーザ光を集光させて多芯光ファイバアレイ５４ヘ効率よく光結合させるためのものである。多芯の光コネクタは、光ファイバを例えば２５０μｍピッチで配列して構成されるため、光素子アレイ１３やレンズアレイ３４も同一の例えば２５０μｍピッチで一体集積化されて製造されて構成される。このように、複数個のレンズを例えば２５０μｍピッチで一列に配列して構成されるレンズアレイ３４は、精密転写によるガラスの凸成形や、ガラス板のイオン交換による屈折率変化を利用した方法により精度良く成形することができる。
【００１９】
そして、光素子搭載用基板１１の端面とレンズアレイブロック３１の入射端面との間において、Ｙ方向には相対的に微動させて高さばらつきを調整することが可能で、Ｘ方向には機械的に位置決め可能なように、光素子搭載用基板１１の端面におけるＸ方向の両側にはＹ方向を向いた係合部である例えばＶ字形状の嵌合用溝１６ａ、１６ｂを形成し、レンズアレイブロック３１の入射端面におけるＸ方向の両側にも嵌合用溝１６ａ、１６ｂに対向する係合部である例えばＶ字形状の嵌合用溝３２ａ、３２ｂを形成し、これら嵌合用溝には柱状部材であるガイドピン２１ａ、２１ｂが、ガイドピン接続動作１０１およびレンズアレイブロック接続動作１０２により嵌め合わされて係合され、Ｘ方向とＺ方向には一意的に拘束される。要するに、光素子搭載用基板１１の端面とレンズアレイブロック３１の入射端面とを、Ｘ方向については機械的に位置決めされ、Ｙ方向には、微動調整可能にして接着等により固定されればよい。
【００２０】
光素子搭載用基板１１の端面に形成するＹ方向を向いた係合部である嵌合用溝１６ａ、１６ｂは、端面発光型光素子アレイ１３や駆動用ＩＣ１２を実装する前に、基板１１の材質が例えばＳｉの場合には異方性エッチング等で、セラミック等の場合にはダイサーによる精密切削溝加工で、ガラス系の場合には精密転写型を利用したガラス成形で加工可能である。これら係合部である嵌合用溝１６ａ、１６ｂは、光素子搭載用基板１１の搭載面に形成されたアライメントマーク１０６を基準に加工するか、もしくは光素子搭載用基板１１の端面に係合部である嵌合用溝１６ａ、１６ｂを形成し、この形成された嵌合用溝１６ａ、１６ｂを基準にしてアライメントマーク１０６を形成すればよい。これによって、光素子搭載用基板１１の搭載面にフェースアップ接続実装される端面発光型光素子アレイ１３と、光素子搭載用基板１１の端面に取付けられるレンズアレイブロック３１とは、Ｘ方向およびＺ方向には相対的に高精度に位置決めされることになる。
【００２１】
レンズアレイブロック３１については、ガラスの転写成形によりレンズ効果を有する凸部が等間隔に形成されるレンズアレイ３４と共に一体的に製造することができるので、嵌合用溝３２ａ、３２ｂおよび凹部３３ａ、３３ｂも同時に転写成形することができる。このようにレンズアレイブロック３１において、レンズアレイ３４と嵌合用溝３２ａ、３２ｂおよび凹部３３ａ、３３ｂとの位置関係は、高精度に得ることができる。
また、レンズアレイ３４を、異方性エッチングで嵌合用溝１６ａ、１６ｂや凹部３３ａ、３３ｂを加工したＳｉ枠に高精度に位置決めして精密に貼付け等によって取付けることによっても、レンズアレイブロック３１を製造することが可能である。この場合も、当然、レンズアレイ３４と嵌合用溝３２ａ、３２ｂおよび凹部３３ａ、３３ｂとの位置関係は高精度に実現することができる。
【００２２】
例えば、レンズアレイブロック３１については、ガラスの転写成形により製造することができるので、嵌合用溝１６ａ、１６ｂおよびガイドピン２１ａ、２１ｂの代わりに、入射端面の両側に軸心をＹ方向に向けた半円形の柱状突起を転写成形により一体的に設けることもできる。このようにすることによって、この柱状突起を直接光素子搭載用基板１１の端面に形成された嵌合用溝１６ａ、１６ｂに係合させることができ、その結果、ガイドピン２１ａ、２１ｂをなくすことができ、部品点数を低減させることができる。また、光素子搭載用基板１１の端面とレンズアレイブロック３１との間は、Ｙ方向に微動調整可能ならば、凹部と凸部との係合によっても実現することができる。
従って、レンズアレイ３４を一体的に成形したレンズアレイブロック３１は、端面発光型光素子アレイ１３の発光点列１４に対してＹ方向に高精度に位置調整されて光素子搭載用基板１１の端面に接着固定され、端面発光型光素子アレイ１３との光結合に適したレンズアレイ３４の位置精度を確保することができる。
【００２３】
レンズアレイブロック３１のレンズアレイ３４と端面発光型のレーザアレイ１３の発光点列１４との高さ調整を含めた位置調整は、次に説明するように行うことができる。
（１）光素子アレイ１３の光素子搭載用基板１１上へのはんだ付け時の位置決めは、光素子アレイ１３と光素子搭載用基板１１とに、それぞれ予め精度良く付加された（形成された）アライメントマーク１０５、１０６間の位置関係を光学系で観察し、何れか一方を保持する機構を微動調整することによって行うことができる。当然、上記アライメントマーク１０５、１０６の画像を撮像手段で撮像して画像信号処理により光素子アレイ１３と光素子搭載用基板１１との位置ずれ量を算出し、この算出された位置ずれ量に応じて光素子アレイ１３と光素子搭載用基板１１とを位置決め（アライメント）をすることができる。なお、光素子搭載用基板１１の搭載面に形成されたアライメントマーク１０６と、光素子搭載用基板１１の端面に形成された係合部である嵌合用溝１６ａ、１６ｂとは、高精度な位置関係を有している。即ち、何方か一方を基準にして他方が形成されているため、互いの位置関係は高精度に形成されている。また、光素子搭載用基板１１の端面に形成された係合部である嵌合用溝１６ａ、１６ｂを光学的に観察して嵌合用溝１６ａ、１６ｂを基準にして光素子アレイ１３を位置決めして接続実装することも可能である。このように光素子アレイ１３を、光素子搭載用基板１１に対してＸ方向およびＺ方向に高精度に位置決めしてはんだ付け等で接続することができる。
【００２４】
（２）光素子アレイ１３がＸ方向およびＺ方向に高精度に接続された光素子搭載用基板１１の端面のＹ方向に形成された嵌合用溝１６ａ、１６ｂとレンズアレイブロック３１の入射端面のＹ方向に相対（対向）して形成された例えば嵌合用溝３２ａ、３２ｂとはガイドピン２１ａ、２１ｂのはめ合い（係合）（ガイドピン接続動作１０１とレンズアレイ接続動作１０２による例えばＶ溝と円柱面とＶ溝間の押し付け動作）により、Ｘ方向およびＺ方向には一意に拘束されて位置決めされる。Ｙ方向には、Ｖ溝と円柱の相対位置をＹ方向にずらすことが可能で、自由度が残る。
【００２５】
（３）光素子アレイ１３の発光点列１４とレンズアレイブロック３１のレンズアレイ３４とのＹ方向の位置決めは、例えば、次のように行う。
（ａ）光素子アレイ１３の発光点列１４からレーザ光を発振させて、レンズ透過後のレーザ集光像の位置をＴＶカメラ等で計測し、別途計測されたレンズ像の中心位置との相対位置関係により、Ｙ方向に相対位置を調整し、接着等により固定する。
（ｂ）光素子アレイ１３の発光点列１４の高さ位置をＴＶカメラ等で計測する。次に、ＴＶカメラをＺ方向に移動して、レンズに焦点を合わせ、レンズ像の中心位置を計測し、それらの相対位置関係により、Ｙ方向に相対位置を調整し、接着等により固定する。
（ｃ）予め、光素子アレイ１３における上面から発光点列１４までの高さを測定しておき、レンズアレイブロック３１における上面からレンズアレイ３４の中心までの高さを測定しておけば、ばらつきが少ないので、光素子アレイ１３の上面とレンズアレイブロック３１の上面との間の寸法が所定の値になるようにＹ方向の相対的な位置を決めて例えば接着剤によりレンズアレイブロック３１を光素子搭載用基板１１の端面に固定すればよい。
【００２６】
次に、光コネクタハウジング４１が、光コネクタハウジング接続動作１０３によってレンズアレイブロック３１と位置決めされて接着固定される。光コネクタハウジング４１に保持された球ジョイント４２ａ、４２ｂが、レンズアレイブロック３１の光コネクタ側の両側に形成された凹部３３ａ、３３ｂと係合することによって、光コネクタハウジング４１は、レンズアレイブロック３１のレンズアレイ３４に対してＸ方向およびＹ方向について機械的に位置決めされてレンズアレイブロック３１の出射端面に接着固定されることになる。なお、上記球ジョイント付きの光コネクタハウジング４１は、プラスチックの転写成形で一体もしくは複数部品の組立で精度良く安価に製造することが可能である。
光コネクタフェルール５１は、多芯光ファイバアレイ５４を形成した光ファイバテープ５３の端に装着され、多芯光ファイバアレイ５４に対して高精度に位置決めされてガイドピン穴５２ａ、５２ｂが形成されている。従って、多芯光ファイバアレイ５４を有する光コネクタフェルール５１を、光コネクタハウジング接続動作１０４によって光コネクタハウジング４１に挿着した際、ガイドピン穴（凹部でもよい。）５２ａ、５２ｂに光コネクタハウジング４１に保持された球ジョイント４２ａ、４２ｂが係合することによって、レンズアレイ３４と多芯光ファイバアレイ５４とはＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向について相対的に高精度に位置決めされて光結合状態が安定に保持されることになる。
【００２７】
即ち、レンズアレイブロック３１と、光コネクタハウジング４１に着脱自在に挿着される光コネクタフェルール５１とは、球ジョイント４２ａ、４２ｂによって相対的にＸＹＺ方向に同時に高精度に位置決めすることができ、その結果高精度の光結合を実現することができる。特に、レンズアレイブロック３１においては、凹部３３ａ、３３ｂの深みだけが必要となり、光素子アレイモジュールとしてＺ方向の長さの最小化を実現することができる。更に、球ジョイント４２ａ、４２ｂを介しての接続は、球ジョイント４２ａ、４２ｂの球面を凹部３３ａ、３３ｂ；５２ａ、５２ｂに押し付けるだけで自動的に求心され嵌合される構造のため、光コネクタフェルール５１の曲げ・傾きが大きくても、光結合しやすく、簡易な組立装置を使用しても、組立や検査時に光結合が容易に可能となり、製造コストを下げることが可能となる。
なお、光コネクタフェルール５１を、光コネクタハウジング接続動作１０３によって光コネクタハウジング４１に挿着した際、光コネクタフェルール５１をレンズアレイブロック３１の方へ押圧する機構（図示せず）および抜けないように引掛けるラッチ機構（図示せず）が設けられている。更に、光コネクタフェルール５１を光コネクタハウジング４１から外すには、上記ラッチ機構を外すことによって実現することができる。
【００２８】
以上、レンズアレイブロック３１と、レンズアレイブロック３１の出射端面に接着固定される光コネクタハウジング４１と、該光コネクタハウジング４１に着脱される光コネクタフェルール５１とは、光コネクタハウジング４１に保持された球ジョイント４２ａ、４２ｂによってＸ方向およびＹ方向について位置決めされる構成について説明したが、レンズアレイブロック３１の出射端面に球状もしくはピン状の突起を転写成形等により一体的に設けて、光コネクタハウジング４１および該光コネクタハウジング４１に着脱される光コネクタフェルール５１をＸ方向およびＹ方向について位置決めさせる構成にしても良い。また、レンズアレイブロック３１の構造は多少複雑になるが、光コネクタフェルール５１のガイドピン穴５２ａ、５２ｂおよび光コネクタハウジング４１に穿設された穴と嵌合するピン状の突起をレンズアレイブロック３１の出射端面に埋め込んで植設してもよい。
【００２９】
以上により、光素子搭載用基板１１上の光素子アレイ１３と光コネクタフェルール５１内の多芯光ファイバアレイ５４が効率よく容易に光結合された図３に示す光素子アレイモジュールを構成することができる。
以上の第１の実施の形態では、端面発光型光素子アレイを用いてフェースアップ接続する場合について説明したが、フェースダウン接続（受光面から近い側ではんだ接続）の場合にも同様の構成で実施して部品を共通化できることは言うまでもない。
【００３０】
次に、本発明に係る面発光型光素子アレイや面入射受光素子アレイを用いた光素子アレイモジュールの第２の実施の形態について図５〜図６を用いて説明する。即ち、図５は、本発明に係る光素子アレイモジュールの第２の実施の形態を示す分解斜視図である。図５は、面発光型光素子アレイを光素子搭載用基板に接続する一実施例を示す斜視図である。
本発明に係る光素子アレイモジュールの第２の実施の形態では、光素子アレイ６３は、面発光型光素子アレイや面入射受光素子アレイなどで構成され、光素子搭載用基板６１に搭載する面に電極が形成され、反対の上面にも電極が形成される。この光素子アレイ６３は、光素子搭載用基板６１の搭載面に、アライメントマーク等を使用してＸ方向およびＹ方向に高精度に位置決めされてはんだ等により接続して実装される。当然、光素子アレイ６３の上面電極も、光素子搭載用基板６１の端子との間でリード接続させる。そして、光素子アレイ６３を駆動するための駆動用ＩＣ１２も、光素子搭載用基板６１の例えば上面に実装される。当然、駆動用ＩＣ１２を、光素子搭載用基板６１の搭載面に実装してもよい。
【００３１】
このように、上記光素子アレイ６３が入出射面と光素子搭載用基板６１に対する接続面とが平行しているため、光素子アレイ６３と光素子搭載用基板６１とに、それぞれ予め精度良く付加された（形成された）アライメントマーク（図示せず）間の位置関係を光学系で観察し、何れか一方を保持する機構を微動調整することにより、光素子アレイ６３を光素子搭載用基板６１に対してＸ方向およびＹ方向に高精度に位置決めしてはんだ付け等で接続可能である。当然、上記アライメントマークの画像を撮像手段で撮像して画像信号処理により光素子アレイ６３と光素子搭載用基板６１との位置ずれ量を算出し、この算出された位置ずれ量に応じて光素子アレイ６３と光素子搭載用基板６１とを位置決め（アライメント）をすることができる。なお、光素子搭載用基板６１の搭載面に形成されたアライメントマークと、光素子搭載用基板６１の搭載面に形成された係合部である凹部６６ａ、６６ｂとは、高精度な位置関係を有している。即ち、何方か一方を基準にして他方が形成されているため、互いの位置関係は高精度に形成されている。また、光素子搭載用基板６１の搭載面に形成された係合部である凹部６６ａ、６６ｂを例えば光学的に観察して凹部６６ａ、６６ｂを基準にして光素子アレイ６３を位置決めして接続実装することも可能である。
【００３２】
光素子アレイ６３が面発光型光素子アレイの場合では、図６に示す如く、レーザ光を発振させると発光点６４からレーザ拡がり６７のようにレーザ光が出射される。そして、面発光型光素子アレイ６３は、発光面と正反対のはんだ接続面６８で接続される構造である。このため、ＸＹ面内での発光点６４の位置には、面発光型光素子アレイ６３自身の厚み加工のばらつきは関係なく、光素子搭載用基板６１への凹部６６ａ、６６ｂを基準とするはんだ接続する位置合わせ精度のみ高精度化すれば良い。しかし、面発光型光素子アレイ６３は、端面発光型光素子アレイ１３に比べて長波長化が困難で、使用用途が限定される場合もある。
【００３３】
このように第２の実施の形態では、光素子アレイ６３の発光点列６４と同一平面内に光素子側凹部６６ａ、６６ｂを有する光素子搭載用基板６１と、該凹部に相対する凹部８２ａ、８２ｂを有するレンズアレイブロック８１とは、凹部６６ａ、６６ｂ；８２ａ、８２ｂへの凸部である球ジョイント７１ａ、７１ｂのはめ合い（球ジョイント接続動作１１１とレンズアレイ接続動作１１２）による係合により、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に一意に拘束される。なお、光素子搭載用基板６１の側面に形成される凹部６６ａ、６６ｂは、上記アライメントマークを基準にして、基板６１の材質が例えばＳｉの場合には異方性エッチング等で、ガラス系の場合には精密転写型を利用したガラス成形で加工可能である。レンズアレイブロック８１における複数個のレンズを例えば２５０μｍピッチで一列に配列して構成されるレンズアレイ３４は、精密転写によるガラスの凸成形や、ガラス板のイオン交換による屈折率変化を利用した方法により精度良く成形することができる。そして、レンズ効果を有する凸部が等間隔で形成されたレンズアレイ３４と、両面への凹部６６ａ、６６ｂ；８２ａ、８２ｂとを同時にガラスの転写成形をすることにより、凹部付きのレンズアレイブロック８１を製造することができる。
【００３４】
以降、レンズアレイブロック８１への光コネクタハウジング４１等の接続は、前述の第１の実施の形態と同様に行うことができる。
以上説明した第２の実施の形態では、レンズアレイブロック８１の両側ともに、球ジョイント７１ａ、７１ｂ；４２ａ、４２ｂを用いた凹部との嵌合により、ＸＹＺ方向に位置決めされるので、光素子アレイ６３と、光ファイバアレイ５４との間をレンズアレイ３４を介して高精度に光結合させることが可能となる。
【００３５】
次に、本発明に係る光素子アレイモジュールの第３の実施の形態について図７を用いて説明する。この第３の実施の形態は、前述の第２の実施の形態において使用したレンズアレイを介さずに、光素子搭載用基板６１と光コネクタフェルール５１とを球ジョイント９２ａ、９２ｂを用いて直接接続する構造である。光素子アレイ６３の発光点列６４と同一平面内に凹部６６ａ、６６ｂを有する光素子搭載用基板６１と該凹部に相対する光コネクタハウジング９１内に設けられた球ジョイント９２ａ、９２ｂとのはめ合い（光コネクタハウジング接続動作１２１）により、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に一意に拘束される。以降の光コネクタフェルール５１の接続は前述の第１の実施の形態と同様である。
【００３６】
この第３の実施の形態によれば、光結合効率の多少の低下を許容する場合に適用することができ、その結果レンズアレイを省略して部品点数を減らし、しかも共通の球ジョイント９２ａ、９２ｂを用いることによって光素子アレイ６３と多芯光コネクタ９１、５１とを高精度に位置決めして直接接続することによって最小の長さの光素子アレイモジュールを実現することができる。また、共通化された球ジョイント接続は、球ジョイント９２ａ、９２ｂの球面を凹部６６ａ、６６ｂ；５２ａ、５２ｂに押し付けるだけで自動的に求心され嵌合される構造のため、簡易な組立装置を使用しても、組立や検査時に光結合が容易に可能となり、製造コストを下げることが可能となる。
【００３７】
以上のように、球ジョイントを利用したレンズ無しの直接光結合では、モジュールＺ方向の長さの最小化と、組立が最も容易にできるため、モジュールの実装上の使い勝手向上、低コスト化に効果がある。
また、上記第１〜第３の実施の形態によれば、ガイドピンや球ジョイント等での拘束手段による組立により構成されるので、ガラスやプラスチックの精密転写成形による部品の加工精度（±５μｍ以内）に近い精度で組立可能なため、調芯の簡易化や無調芯の光結合が可能となり、調芯の組立工数を大幅に削減することができる。
【００３８】
また、端面発光型光素子アレイ、端面受光型光素子アレイ、面発光型光素子アレイ、面受光型光素子アレイと、光素子の種類が変化しても、光コネクタの構造は共通にすることが可能であるため、光コネクタの共通化により、安価な光素子アレイモジュールを製造することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、端面発光型や端面受光型光素子アレイを光素子搭載用基板にフェースアップ接続実装する場合において光素子アレイと光ファイバアレイコネクタとの間で結合効率が高く、アレイの各チャネルが均一な光結合を可能にした光素子アレイモジュールを実現することができる効果を奏する。
また、本発明によれば、面発光型や面受光型の光素子アレイを光素子搭載用基板に接続実装する場合において光素子アレイと光ファイバアレイコネクタとの間で結合効率が高く、アレイの各チャネルが均一な光結合を可能にした光素子アレイモジュールを実現することができる効果を奏する。
【００４０】
また、本発明によれば、面発光型や面受光型の光素子アレイを光素子搭載用基板に接続実装する場合において小型の光素子アレイモジュールを実現することができる。
また、本発明によれば、アレイの各チャネルが均一な光結合特性を有するモジュールを積み重ね構造で構成するため、製造を容易にして歩留りを向上させて低コストで製造することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光素子アレイモジュールの第１の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の組立手順を説明するための部分断面を有する平面図である。
【図３】本発明に係る第１の実施の形態の組立状態を示す部分断面平面図である。
【図４】本発明に係る端面発光型光素子アレイを光素子搭載用基板にフェースアップ接続実装した一実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る光素子アレイモジュールの第２の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図６】本発明に係る面発光型光素子アレイを光素子搭載用基板に接続実装した一実施例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係る光素子アレイモジュールの第３の実施の形態を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１１…光素子搭載用基板、１２…駆動用ＩＣ、１３…端面発光型光素子アレイ、１４…発光点、１５…発光点高さ、１６ａ、１６ｂ、３２ａ、３２ｂ…嵌合用溝、２１ａ、２１ｂ…ガイドピン、３１…レンズアレイブロック、３３ａ、３３ｂ…凹部、３４…レンズアレイ、４１…光コネクタハウジング、４２ａ、４２ｂ…球ジョイント、５１…光コネクタフェルール、５２ａ、５２ｂ…ガイドピン穴、５３…光ファイバテープ、６１…光素子搭載用基板、６３…光素子アレイ、６４…発光点、６６ａ、６６ｂ…凹部、７１ａ、７１ｂ…球ジョイント、８１…レンズアレイブロック、８２ａ、８２ｂ、８３ａ、８３ｂ…凹部、９１…光コネクタハウジング、９２ａ、９２ｂ…球ジョイント、１０５、１０６…アライメントマーク。
【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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