透鏡陣列及具備其的光模塊的制作方法
【專利摘要】提供一種透鏡陣列及具備其的光模塊，該透鏡陣列能緩和透鏡面上的異物或傷痕對光學(xué)性能帶來的影響，進而緩和透鏡面的外觀基準，并且提高成品率，實現(xiàn)成本降低。第1透鏡面(11)或第2透鏡面(12)形成為面形狀，該面形狀為通過使光的光束直徑隨著從第1透鏡面(11)側(cè)朝向第2透鏡面(12)側(cè)而直徑擴大，從而使第2透鏡面(12)上的光的光點直徑比第1透鏡面(11)上的光的光點直徑更大的形狀。
【專利說明】透鏡陣列及具備其的光模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及透鏡陣列及具備其的光模塊，特別涉及適合于將光電轉(zhuǎn)換元件與光傳 輸體光學(xué)耦合的透鏡陣列及具備其的光模塊。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，作為在系統(tǒng)裝置內(nèi)或裝置間或光模塊間高速傳輸信號的技術(shù)，廣泛應(yīng)用 所謂的光互連。其中，所謂光互連是指將光部件如電氣部件那樣使用，安裝于在個人計算 機、車輛或光收發(fā)器等上所采用的主板或電路基板等的技術(shù)。
[0003] 在使用于此種光連接的光模塊上，例如具有如下的各種用途：媒體轉(zhuǎn)換器或交換 集線器的內(nèi)部連接、光收發(fā)器、醫(yī)療設(shè)備、測試裝置、錄像系統(tǒng)、高速計算機集群等的裝置內(nèi) 或裝置間的部件連接等。
[0004] 而且，作為適用于此種光模塊的光學(xué)部件，作為對于以精簡的構(gòu)造實現(xiàn)多信道的 光學(xué)通信而有效的部件，并列配置有多個小直徑的透鏡的透鏡陣列（例如，參照專利文獻 1)的需求日益提高。
[0005] 其中，以往，在透鏡陣列安裝具備多個發(fā)光元件（例如，垂直共振腔面發(fā)射激光器 (VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser))或受光元件（例如光電探測器）的 光電轉(zhuǎn)換裝置，并且安裝有作為光傳輸體的多個光纖。
[0006] 而且，透鏡陣列在如上述地配置于光電轉(zhuǎn)換裝置與多個光纖之間的狀態(tài)下，使從 光電轉(zhuǎn)換裝置的各發(fā)光元件所射出的光與光纖的端面光學(xué)耦合，由此進行多信道的光傳 輸，或使從各光纖的端面射出的光與各受光元件光學(xué)耦合，由此進行多信道的光接收。
[0007] 其中，此種透鏡陣列通過安裝在搭載有作為光電轉(zhuǎn)換裝置的光電轉(zhuǎn)換元件（發(fā)光 元件，受光元件）的電路基板（COB :Chip On Board),從而構(gòu)成副組件。
[0008] 而且，此種輔助組件通過安裝收容有MT連接器等光纖的光連接器，從而構(gòu)成全組 件。此時，在構(gòu)成有源光纜（AOC(Active Optical Cable))的情況下時，將光連接器安裝成 不可拆卸的狀態(tài)，另一方面，在構(gòu)成光收發(fā)器的情況下時，將光連接器安裝成可裝卸。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010] 專利文獻
[0011] 專利文獻1 :日本特開2004-198470號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明所要解決的課題
[0013] 然而，副組件狀態(tài)下的透鏡陣列，由于光電轉(zhuǎn)換裝置側(cè)的透鏡面通過副組件構(gòu)造 從外部被遮蔽，因此該透鏡面幾乎沒有附著塵埃等異物或形成傷痕。相對于此，光纖側(cè)的透 鏡面由于未安裝光連接器而沒有從外部被遮蔽，因而在安裝光連接器時等，容易產(chǎn)生異物 附著或形成傷痕。
[0014] 而且，透鏡陣列除了需要以小型構(gòu)造實現(xiàn)多信道的光學(xué)通信以外，各透鏡面的直 徑尺寸被要求一定的限制，因此無法避免異物或傷痕對透鏡面的面積占有率自然地變高。
[0015] 其結(jié)果，因透鏡面上的異物或傷痕，而產(chǎn)生光電轉(zhuǎn)換元件與光纖的耦合效率相對 于設(shè)計值顯著地惡化的問題。
[0016] 因此，本發(fā)明鑒于此種問題點，其目的在于提供一種透鏡陣列及具備其的光模塊， 該透鏡陣列能緩和透鏡面上的異物或傷痕對光學(xué)性能帶來的影響，進而緩和透鏡面的外觀 基準，并且提高成品率，實現(xiàn)成本降低。
[0017] 用于解決課題的方法
[0018] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方案1的透鏡陣列的特征在于以下的點，配置在排列 配置有多個光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換裝置與光傳輸體之間，能夠?qū)⑸鲜龆鄠€光電轉(zhuǎn)換元件 與上述光傳輸體光學(xué)耦合，具有：多個第1透鏡面，以在與上述多個光電轉(zhuǎn)換元件對應(yīng)的預(yù) 定排列方向上排列的方式配置于透鏡陣列本體中的上述光電轉(zhuǎn)換裝置側(cè)的第1面，使耦合 上述多個光電轉(zhuǎn)換元件與上述光傳輸體的各光電轉(zhuǎn)換元件每一個的光通過；及多個第2透 鏡面，以沿著上述排列方向排列的方式配置于上述透鏡陣列本體中的上述光傳輸體側(cè)的第 2面，使上述光通過；上述第1透鏡面或上述第2透鏡面形成為面形狀，該面形狀為通過使 上述光的光束直徑隨著從上述第1透鏡面?zhèn)瘸蛏鲜龅?透鏡面?zhèn)榷睆綌U大，從而使上 述第2透鏡面上的上述光的光點直徑比上述第1透鏡面上的上述光的光點直徑更大的形 狀。
[0019] 而且，根據(jù)方案1的發(fā)明，能降低第2透鏡面上的異物/傷痕相對光的光點的面積 占有率，因而在第2透鏡面被要求直徑尺寸的限制中，能有效地緩和第2透鏡面上的異物/ 傷痕對耦合效率造成的影響。
[0020] 另外，方案2的透鏡陣列的特征點在于：在方案1中，進一步，上述光電轉(zhuǎn)換元件為 發(fā)光元件，上述第1透鏡面為形成為：使從上述發(fā)光元件射出的上述光以比準直器的情況 下還弱的折射力而會聚的凸透鏡面或平透鏡面或使上述發(fā)光元件的上述光發(fā)散的凹透鏡 面。
[0021] 而且，根據(jù)該方案2的發(fā)明，在使來自發(fā)光兀件的光與光傳輸體稱合的情況下，能 切實地獲得隨著從第1透鏡面?zhèn)瘸虻?透鏡面?zhèn)榷睆綌U大那樣的光束，因而能切實地 緩和第2透鏡面上的異物/傷痕對與光傳輸體應(yīng)該耦合的光的耦合效率造成的影響。
[0022] 進而，方案3的透鏡陣列的特征點在于：在方案1或2中，進一步，上述第2面為配 置成與上述第1面正交的面，在上述第1透鏡面與上述第2透鏡面之間，配置有使從這兩個 透鏡面的一方側(cè)入射的上述光朝向另一方側(cè)反射的反射面。
[0023] 而且，根據(jù)方案3的發(fā)明，在適合于將從安裝在基板上的發(fā)光元件所射出的光（發(fā) 送光）在光傳輸體中從與基板平行的方向取出，或?qū)墓鈧鬏旙w所射出的與基板平行的光 (接收光）取入安裝在基板上的受光元件的構(gòu)成中，能有效地緩和第2透鏡面上的異物/傷 痕對耦合效率造成的影響。
[0024] 進而，方案4的透鏡陣列的特征點在于：在方案3中，進一步，上述光電轉(zhuǎn)換裝置是 配置有至少1個接收監(jiān)視光的受光元件的裝置，該監(jiān)視光用于監(jiān)視從作為上述光電轉(zhuǎn)換元 件的多個發(fā)光元件的至少1個所發(fā)出的上述光，具備：至少1個第3透鏡面，配置于上述第 1面，使從上述透鏡陣列本體的內(nèi)部側(cè)所入射的上述監(jiān)視光，朝向上述受光元件射出；及光 控制部，配置于上述透鏡陣列本體中的上述反射面與上述第2透鏡面之間的光路上，控制 為入射通過上述反射面朝向上述第2透鏡面?zhèn)人瓷涞纳鲜龆鄠€發(fā)光元件每一個的光，使 該所入射的多個發(fā)光元件每一個的光，以預(yù)定的反射率反射而向上述第3透鏡面?zhèn)刃羞M， 并且以預(yù)定的透射率透射而向上述第2透鏡面?zhèn)刃羞M，此時，使上述多個發(fā)光元件每一個 的光的至少之一作為上述監(jiān)視光而反射。
[0025] 而且，根據(jù)方案4的發(fā)明，在適合于發(fā)光元件的光輸出的調(diào)整的構(gòu)成中，能有效地 緩和第2透鏡面上的異物/傷痕對耦合效率造成的影響。
[0026] 另外，方案5的透鏡陣列的特征點在于：在方案1或2中，進一步，上述第2面為配 置成與上述第1面相對的面，上述第1透鏡面上的光軸與上述第2透鏡面上的光軸配置在 同一直線上。
[0027] 而且，根據(jù)方案5的發(fā)明，在第1透鏡面的背面?zhèn)扰渲玫?透鏡面的構(gòu)成中，能有 效地緩和第2透鏡面上的異物/傷痕對耦合效率造成的影響。
[0028] 進而，方案6的光模塊的特征點在于，具備：方案1至5中任一項所述的透鏡陣列， 及方案1、2或4所述的光電轉(zhuǎn)換裝置。
[0029] 而且，根據(jù)方案6的發(fā)明，能緩和第2透鏡面上的異物/傷痕對于耦合效率造成的 影響。
[0030] 發(fā)明的效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，能緩和透鏡面上的異物或傷痕對光學(xué)性能帶來的影響，進而緩和透 鏡面的外觀基準，并且提高成品率，實現(xiàn)成本降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032] 圖1為表示與本發(fā)明有關(guān)的透鏡陣列及具備其的光模塊的第1實施形態(tài)的概略構(gòu) 成圖。
[0033] 圖2為圖1所示的透鏡陣列的仰視圖。
[0034] 圖3為圖1所示的透鏡陣列的俯視圖。
[0035] 圖4為表示第1實施形態(tài)的第1變形例的透鏡陣列的縱剖面圖。
[0036] 圖5為表示第1實施形態(tài)的第2變形例的透鏡陣列的縱剖面圖。
[0037] 圖6為圖5的仰視圖。
[0038] 圖7為表示第1實施形態(tài)的第3變形例的透鏡陣列的縱剖面圖。
[0039] 圖8為圖7的仰視圖。
[0040] 圖9為圖7的俯視圖。
[0041] 圖10為表示第1實施形態(tài)的第4變形例的透鏡陣列的縱剖面圖。
[0042] 圖11為表示第1實施形態(tài)的第5變形例的透鏡陣列的縱剖面圖。
[0043] 圖12為表示與本發(fā)明有關(guān)的透鏡陣列及具備其的光模塊的第2實施形態(tài)的概略 構(gòu)成圖。
[0044] 圖13為圖12所示的透鏡陣列的仰視圖。
[0045] 圖14為圖12所示的透鏡陣列的右側(cè)視圖。
[0046] 圖15為表示第2實施形態(tài)的第1變形例的透鏡陣列的縱剖面圖。
[0047] 圖16為表示第2實施形態(tài)的第2變形例的透鏡陣列的縱剖面圖。
[0048] 圖17為圖16的仰視圖。
[0049] 圖18為表示第2實施形態(tài)的第3變形例的透鏡陣列的縱剖面圖。
[0050] 圖19為圖18的仰視圖。
[0051] 圖20為圖18的右側(cè)視圖。
[0052] 圖21為表示第2實施形態(tài)的第4變形例的透鏡陣列的縱剖面圖。
[0053] 圖22為表示第2實施形態(tài)的第5變形例的透鏡陣列的縱剖面圖。
[0054] 圖23為表示與本發(fā)明有關(guān)的透鏡陣列及具備其的光模塊的第3實施形態(tài)的概略 構(gòu)成圖。
[0055] 圖24為圖23所示的透鏡陣列的仰視圖。
[0056] 圖25為圖23所示的透鏡陣列的右側(cè)視圖。
[0057] 圖26為光控制部的放大縱剖面圖。
[0058] 圖27為用于說明實施例1的模擬的說明圖。
[0059] 圖28為表示實施例1的模擬結(jié)果的耦合效率特性曲線圖。
[0060] 圖29為表示實施例1的模擬結(jié)果的透射率特性曲線圖。
[0061] 圖30為用于說明實施例2的模擬的說明圖。
[0062] 圖31為表示實施例2的模擬結(jié)果的耦合效率特性曲線圖。
[0063] 圖32為表示實施例2的模擬結(jié)果的透射率特性曲線圖。

【具體實施方式】
[0064] (第1實施形態(tài)）
[0065] 以下，參照圖1至圖11說明關(guān)于本發(fā)明的透鏡陣列及具備其的光模塊的第1實施 形態(tài)。
[0066] 圖1為與本實施形態(tài)中的透鏡陣列2的縱剖面圖一起表示本實施形態(tài)中的作為光 模塊的副組件1的概要的概略構(gòu)成圖。另外，圖2為圖1所示的透鏡陣列2的仰視圖。此 夕卜，圖3為圖1所示的透鏡陣列2的俯視圖。
[0067] 如圖1所示，本實施形態(tài)中的透鏡陣列2配置在光電轉(zhuǎn)換裝置3與光纖5之間。
[0068] 其中，光電轉(zhuǎn)換裝置3具有多個發(fā)光元件7,該發(fā)光元件7在半導(dǎo)體基板6的面臨 透鏡陣列2的面，對此面射出（發(fā)出光）沿垂直方向（圖1中的上方）的激光La，這些發(fā)光 元件7構(gòu)成上述VCSEL (垂直共振腔面發(fā)射激光器）。此外，在圖1中，各發(fā)光元件7沿著圖 1中的紙面垂直方向排列配置。例如在使半導(dǎo)體基板6抵接在透鏡陣列2的狀態(tài)下，使此種 光電轉(zhuǎn)換裝置3相對于透鏡陣列2相對向配置。而且，該光電轉(zhuǎn)換裝置3例如通過夾緊彈 簧等未圖示的公知的固定手段而安裝于透鏡陣列2,由此與透鏡陣列2 -起構(gòu)成副組件1。 [0069] 另外，本實施形態(tài)中的光纖5與發(fā)光元件7配設(shè)的數(shù)量相同，沿著圖1中的紙面垂 直方向，與發(fā)光兀件7以同一間距排列配置。各光纖5設(shè)定為彼此相同尺寸的例如多模式 方式的光纖5,并且其端面5a側(cè)的部位保持在上述MT連接器等多芯一束型的光連接器10 內(nèi)。例如在使光連接器10中的透鏡陣列2側(cè)的端面抵接于透鏡陣列2的狀態(tài)下，將此種光 纖5通過未圖示的公知的固定手段（例如，夾緊彈簧等）安裝于透鏡陣列2。
[0070] 而且，透鏡陣列2在配置在此種光電轉(zhuǎn)換裝置3與光纖5之間的狀態(tài)下，將各發(fā)光 兀件7與各光纖5的端面5a光學(xué)f禹合。
[0071] 進一步，若詳述該透鏡陣列2,則如圖1所示，透鏡陣列2(透鏡陣列本體）由透光 性材料（例如，聚醚酰亞胺等樹脂材料）將外形形成為大致平板狀。
[0072] 此種透鏡陣列2的下端面2a作為安裝有光電轉(zhuǎn)換裝置3的第1面而發(fā)揮作用，如 圖1及圖2所示，該下端面2a形成有與發(fā)光元件7的數(shù)量相同的多（12個）個平面圓形狀 的第1透鏡面11。其中，如圖1及圖2所示,下端面2a形成為凹入平面，該凹入平面為中央 側(cè)的預(yù)定范圍的平面大致矩形狀的部位2a'隔著锪孔部2A而比周邊部位2a〃更向上方凹 入的面（以下，稱為透鏡形成面2a'），多個第1透鏡面11為形成在此種透鏡形成面2a'上。 然而，透鏡形成面2a'相對于周邊的部位2a〃形成為平行。另外，各第1透鏡面11配置成 為在與發(fā)光元件7對應(yīng)的預(yù)定的排列方向（圖1中的紙面垂直方向、圖2中的縱方向）排 列。進一步，各第1透鏡面11形成為彼此相同尺寸，并且，以與發(fā)光元件7同一間距形成。 此外，在排列方向上相互鄰接的第1透鏡面11之間，也可形成為使各個周端部相互接觸的 鄰接狀態(tài)。另外，如圖1所示，較理想為各第1透鏡面11上的光軸〇Α(1)與從與各第1透 鏡面11分別對應(yīng)的各發(fā)光元件7射出的激光La的中心軸一致。更優(yōu)選為各第1透鏡面11 上的光軸0A⑴相對于下端面2a垂直。
[0073] 另一方面，與下端面2a相對向的透鏡陣列2的上端面2b，作為安裝有多個光纖5 的第2面而發(fā)揮作用，如圖1及圖3所示，該上端面2b形成有與第1透鏡面11的數(shù)量相 同的平面圓形狀的多個第2透鏡面12。其中，如圖1及圖3所示，上端面2b形成為凹入平 面，該凹入平面中央側(cè)的預(yù)定范圍的平面大致矩形狀的部位2b'對于包圍該部位2b'的周 邊側(cè)的部位2b〃，隔著锪孔部2B而凹入于圖1中的下方（以下，稱為透鏡形成面2b'），多個 第2透鏡面12形成在此種透鏡形成面2b'上。然而，透鏡形成面2b'相對于周邊部位2b〃 形成為平行。另外，各第2透鏡面12配置成為在與各光纖5的端面5a的排列方向亦即與 第1透鏡面11的排列方向的相同方向排列。此外，各第2透鏡面12形成為彼此相同尺寸， 并且，以與第1透鏡面11同一間距形成。此外，在排列方向上，相互鄰接位置的第2透鏡面 12彼此，亦可形成為使各個周端部相互地接觸的鄰接狀態(tài)。另外，較理想為各第2透鏡面 12上的光軸0A(2)與各第2透鏡面12所對應(yīng)的各光纖5的端面5a的中心軸位于同軸上。 更優(yōu)選為各第2透鏡面12上的光軸0A(2)相對上端面2b形成為垂直。此外，各第2透鏡 面12上的光軸0A (2)，與各第2透鏡面12所對應(yīng)的各第1透鏡面11上的光軸0A(1)配置 于同一直線上。
[0074] 而且，在本實施形態(tài)中，各第1透鏡面11形成為面形狀，該面形狀為通過使激光La 的光束直徑隨著從第1透鏡面11側(cè)朝向第2透鏡面12側(cè)而直徑擴大，從而使第2透鏡面 12上的激光La的光點直徑（激光La的投影區(qū)域的外周端的直徑，以下為相同）比第1透 鏡面11上的激光La的光點直徑更大。具體而言，各第1透鏡面11形成為折射力比準直器 透鏡面還弱（換言之，曲率半徑較大）的凸透鏡面。凸透鏡面亦可為球面或非球面。然而， 各第1透鏡面11的面形狀被設(shè)計成使各第2透鏡面12上的激光La的光點（投影區(qū)域） 能收納于各第2透鏡面12的有效直徑內(nèi)的面形狀。關(guān)于此種面形狀的設(shè)計，不僅是第2透 鏡面12的有效直徑，當然亦可加入第1透鏡面11與第2透鏡面12之間的距離（透鏡厚）、 發(fā)光元件7與第1透鏡面11的距離、及從發(fā)光元件7射出的激光La的光束發(fā)散角（換言 之，NA)等。
[0075] 如圖1所示，向此種各第1透鏡面11，入射各第1透鏡面11所分別對應(yīng)的各發(fā)光 元件7每一個所射出的激光La。而且，各第1透鏡面11使入射的各發(fā)光元件7每一個的 激光La向透鏡陣列2的內(nèi)部行進。此時，各發(fā)光元件7每一個的激光La由于各第1透鏡 面11的面形狀，以比準直器的情況下還弱的折射力而會聚。由此，各發(fā)光元件7每一個的 激光La，使光束直徑隨著從第1透鏡面11側(cè)朝向第2透鏡面12側(cè)而直徑擴大。
[0076] 另一方面，各第2透鏡面12形成為球面或非球面的凸透鏡面，如圖1所示，向此種 各第2透鏡面12,分別入射通過與各第2透鏡面12對應(yīng)的各第1透鏡面11所會聚的各發(fā) 光兀件7每一個的激光La。此時，各第2透鏡面12上的激光La的光點直徑為變成比各第 1透鏡面11上的激光La的光點直徑還大。而且，各第2透鏡面12使入射的各發(fā)光元件7 每一個的激光La會聚而朝向與各第2透鏡面12對應(yīng)的各光纖5的端面5a分別射出。
[0077] 如此，各發(fā)光元件7與各光纖5的端面5a經(jīng)過第1透鏡面11及第2透鏡面而光 學(xué)奉禹合。
[0078] 根據(jù)此種構(gòu)成，在第1透鏡面11的背面?zhèn)扰渲玫?透鏡面12的構(gòu)造中，能減少第 2透鏡面12上的異物/傷痕相對光的光點的面積占有率。由此，在各第2透鏡面12被要 求直徑尺寸的限制中，能有效地緩和第2透鏡面12上的異物/傷痕對于耦合效率造成的影 響。
[0079] 其他還有如圖2所示，在下端面2a的周邊部位2a〃中的透鏡面11相對于透鏡形 成面2a'的排列方向的兩外側(cè)位置，穿設(shè)有貫通下端面2a與上端面2b的一對貫通孔14。 這些貫通孔14通過插入分別配設(shè)于光電轉(zhuǎn)換裝置3及連接器10的未圖示的銷，從而用于 安裝光電轉(zhuǎn)換裝置3及光纖5時的機械式定位。然而，當然也可以設(shè)置銷代替貫通孔14,將 光電轉(zhuǎn)換裝置3側(cè)及連接器10側(cè)作為貫通孔或有底穴。
[0080] 此外，在本實施形態(tài)中，對如圖1至圖3所示的基本構(gòu)成，可適用于以下所示的各 種變形例。
[0081] (第1變形例）
[0082] 例如，如圖4所示，亦可將各第1透鏡面11形成為球面或非球面的凹透鏡面。在 此情況下，入射于各第1透鏡面11的各發(fā)光元件7每一個的激光La，通過各第1透鏡面11 而發(fā)散，使得光束直徑隨著朝向各第2透鏡面12側(cè)而直徑擴大。因此，本變形例亦與基本 構(gòu)成相同，能將各第2透鏡面12上的激光La的光點直徑，形成比各第1透鏡面11上的激 光La的光點直徑更大，因此能有效地緩和第2透鏡面12上的異物/傷痕對于耦合效率的 影響。
[0083] (第2變形例）
[0084] 另外，如圖5的縱剖面圖及圖6的仰視圖所示，亦可將各第1透鏡面11形成為平 透鏡面。此外，在此情況下，各第1透鏡面11在外觀上有時無法區(qū)別，但設(shè)計上，根據(jù)各個 區(qū)域（圖6的虛線部）明確地區(qū)別。
[0085] 在本變形例的情況下，入射于各第1透鏡面11的各發(fā)光元件7每一個的激光La， 根據(jù)各第1透鏡面11而通過比準直器的情況下還弱的折射力而會聚，由此使光束直徑隨著 朝向各第2透鏡面12側(cè)而直徑擴大。因此，在本變形例中，亦能實現(xiàn)與基本構(gòu)成相同的作 用效果。
[0086] (第3變形例）
[0087] 另外，如圖7的縱剖面圖、圖8的仰視圖及圖9的俯視圖所示，相對于基本構(gòu)成，亦 可增加第1透鏡面11及第2透鏡面12的數(shù)量。具體而言，本變形例通過將第1透鏡面11 及第2透鏡面12分別配置12個X2列的方式，實現(xiàn)24ch的光學(xué)通信。
[0088] (第4變形例）
[0089] 此外，如圖10所示，相對于第1變形例，亦可將第1透鏡面11及第2透鏡面12的 數(shù)量增加至12個X 2列（24個）。
[0090] (第5變形例）
[0091] 再者，如圖11所示，相對于第2變形例，亦可將第1透鏡面11及第2透鏡面12的 數(shù)量增加至12個X2列。
[0092] (第2實施形態(tài)）
[0093] 其次，參照圖12至圖22說明關(guān)于本發(fā)明的透鏡陣列及具備其的光模塊的第2實 施形態(tài)。
[0094] 此外，關(guān)于與第1實施形態(tài)的基本構(gòu)成相同或與其類似的部位，使用同一符號進 行說明。
[0095] 圖12為與本實施形態(tài)中的透鏡陣列22的縱剖面圖一起表示本實施形態(tài)中的副組 件21的概要的概略構(gòu)成圖。另外，圖13為圖12所示的透鏡陣列22的仰視圖。再者，圖14 為圖12所示的透鏡陣列22的右側(cè)視圖。
[0096] 如圖12所示，本實施形態(tài)中的透鏡陣列22為與第1實施形態(tài)相同，被配置于光電 轉(zhuǎn)換裝置3與光纖5之間，另外，光電轉(zhuǎn)換裝置3及光纖5的基本構(gòu)為與第1實施形態(tài)相同。 [0097] 然而，本實施形態(tài)中的副元件21為以將從安裝在基板6上的發(fā)光元件7所射出的 激光La，在光纖5的端面5a中從與基板6平行的方向取出的方式構(gòu)成。
[0098] 具體的構(gòu)成如下述。
[0099] 亦即，如圖12所示，透鏡陣列22(透鏡陣列本體）為由透光性材料（例如，聚醚酰 亞胺等樹脂材料）形成外形為大致長方體形狀。
[0100] 此種透鏡陣列22的下端面22a，作為安裝有光電轉(zhuǎn)換裝置3的第1面而發(fā)揮作用， 如圖12及圖13所示，在該下端面22a上，沿著發(fā)光元件7排列配置有與發(fā)光元件7的數(shù)量 相同的多個（12個）平面圓形狀的第1透鏡面11。此外，與第1實施形態(tài)相同，第1透鏡面 11形成在下端面22a的中央側(cè)的預(yù)定范圍的凹入平面亦即透鏡形成面22a'上。
[0101] 另一方面，在本實施形態(tài)中，對下端面22a正交配置的透鏡陣列22的右端面22c， 作為安裝有多個光纖5的第2面而發(fā)揮作用。亦即，如圖12及圖14所示，在右端面22c上 形成有與第1透鏡面11的數(shù)量相同的平面圓形狀的多個第2透鏡面12。此外，與第1實施 形態(tài)相同，第2透鏡面12形成在右端面22c的中央側(cè)的預(yù)定范圍的凹入平面亦即透鏡形成 面22c'上。
[0102] 進一步，如圖12所示，在透鏡陣列22的上端面22b上，凹入形成有反射面23,該反 射面23由對下端面22a及右端面22c具有預(yù)定的傾斜角的傾斜平面所構(gòu)成。此外，反射面 23的傾斜角相對下端面22a及右端面22c的任一面亦可成45°。
[0103] 而且，與第1實施形態(tài)的基本構(gòu)成相同，各第1透鏡面11形成為凸透鏡面，該凸透 鏡面為通過使激光La的光束直徑隨著從第1透鏡面11側(cè)朝向第2透鏡面12側(cè)而直徑擴 大，從而使第2透鏡面12上的激光La的光點直徑比第1透鏡面11上的激光La的光點直 徑更大的面。
[0104] 如上所述的本實施形態(tài)的構(gòu)成中，如圖12所示，從各發(fā)光元件7朝向上方射出的 各發(fā)光元件7每一個的激光La，入射于各第1透鏡面11，根據(jù)各第1透鏡面11的面形狀， 以比準直器的情況下還弱的折射力而會聚。由此，各發(fā)光元件7每一個的激光La，使光束 直徑隨著從第1透鏡面11側(cè)朝向第2透鏡面12側(cè)而直徑擴大，除了以較大的光點直徑投 影在各第2透鏡面12的有效直徑內(nèi)以外，還從各第2透鏡面12朝向各光纖5的端面5a射 出。在此過程中，如圖12所示，通過各第1透鏡面11所會聚的各發(fā)光元件7每一個的激光 La從下方以比臨界角大的入射角入射反射面23。而且，所入射的各發(fā)光元件7每一個的激 光La，通過反射面23朝向各第2透鏡面12全反射。
[0105] 根據(jù)本實施形態(tài)，在適合于將從安裝在基板6上的發(fā)光元件7所射出的激光La，在 光纖5的端面5a中從與基板6平行的方向取出的構(gòu)成中，能有效地緩和第2透鏡面12上 的異物/傷痕對于耦合效率的影響。
[0106] 此外，在本實施形態(tài)中，為了光纖5的機械性定位，如圖12至圖14所示，在右端面 22c上堅立設(shè)置有銷14'。該銷14'通過插入于設(shè)置在連接器10側(cè)的未圖示的貫通孔或有 底穴，從而使用于光纖5的定位。
[0107] 此外，與第1實施形態(tài)相同，本實施形態(tài)，對于如圖12至圖14所示的基本構(gòu)成，也 可適用于以下所示的各種變形例。
[0108] (第1變形例）
[0109] 例如，如圖15所示，亦可將各第1透鏡面11形成為球面或非球面的凹透鏡面。
[0110] (第2變形例）
[0111] 另外，如圖16的縱剖面圖及圖17的仰視圖所示，亦可將各第1透鏡面11形成為 平透鏡面。
[0112] (第3變形例）
[0113] 進一步，如圖18的縱剖面圖、圖19的仰視圖及圖20的右側(cè)視圖所不，相對于基本 構(gòu)成，亦可將第1透鏡面11及第2透鏡面12的數(shù)量增加為12個X 2列（24個）。
[0114] (第4變形例）
[0115] 進一步，如圖21所示，相對于第1變形例，亦可將第1透鏡面11及第2透鏡面12 的數(shù)量增加為12個X2列。
[0116] (第5變形例）
[0117] 另外，如圖22所示，相對于第2變形例，亦可將第1透鏡面11及第2透鏡面12的 數(shù)量增加為12個X2列。
[0118] (第3實施形態(tài)）
[0119] 其次，參照圖23至圖26說明本發(fā)明的透鏡陣列及具備其的光模塊的第3實施形 態(tài)。
[0120] 此外，關(guān)于與第1實施形態(tài)的基本構(gòu)成相同或與其類似之處，使用同一符號進行 說明。
[0121] 圖23為與本實施形態(tài)中的透鏡陣列32的縱剖面圖一起表示本實施形態(tài)中的副組 件31的概要的概略構(gòu)成圖。另外，圖24為圖23所示的透鏡陣列32的仰視圖。進一步，圖 25為圖23所示的透鏡陣列32的右側(cè)視圖。
[0122] 如圖23所示，本實施形態(tài)中的透鏡陣列32為與第1實施形態(tài)及第2實施形態(tài)相 同，配置于光電轉(zhuǎn)換裝置3與光纖5之間，另外，光纖5的基本構(gòu)成為與第1實施形態(tài)及第 2實施形態(tài)相同。
[0123] 另外，本實施形態(tài)中的副組件31與第2實施形態(tài)相同，以將從安裝于基板6上的 發(fā)光元件7所射出的激光La，在光纖5的端面5a中從與基板6平行的方向取出的方式構(gòu) 成。
[0124] 然而，本實施形態(tài)中的副組件31與第1實施形態(tài)及第2實施形態(tài)不同，構(gòu)成為可 將從發(fā)光元件7所射出的激光La的一部分反饋而調(diào)整激光La的輸出（例如，強度或光量）。
[0125] 具體的構(gòu)成如下所述。
[0126] 亦即，如圖23所示，光電轉(zhuǎn)換裝置3在半導(dǎo)體基板6中的透鏡陣列32側(cè)的面上， 且相對于發(fā)光元件7位于圖23中的右方位置，具有與發(fā)光元件7相同數(shù)量的多個受光元件 8,該多個受光元件8接收用于監(jiān)視從發(fā)光元件7所射出的激光La的輸出的監(jiān)視光M。該受 光元件8也可以是光電探測器。再者，半導(dǎo)體基板6中的透鏡陣列32側(cè)的面上，安裝有未 圖示的控制電路等電子部件，該控制電路根據(jù)通過受光元件8所接收的監(jiān)視光Μ的強度或 光量，控制從發(fā)光元件7所發(fā)射的激光La的輸出，該電子部件為經(jīng)由配線與發(fā)光元件7及 受光元件8電連接。
[0127] 另外，如圖23所示，透鏡陣列32具有由透光性材料所構(gòu)成的透鏡陣列本體34,該 透鏡陣列本體34的外形形成為大致長方體形狀。
[0128] 如圖23及圖24所示，透鏡陣列本體34在安裝有作為第1面的光電轉(zhuǎn)換裝置3的 下端面34a上，具有與發(fā)光元件7的數(shù)量相同的多個（12個）平面圓形狀的第1透鏡面11。 此外，與第1實施形態(tài)相同，第1透鏡面11沿著發(fā)光元件7排列形成于下端面34a的中央 側(cè)的預(yù)定范圍的凹入平面亦即透鏡形成面34a'上。
[0129] 另外，如圖23及圖25所示，透鏡陣列本體34在作為第2面的安裝有光纖5的圖1 的右端面34c上，具有與第1透鏡面11的數(shù)量相同的多個第2透鏡面12。此外，與第1實 施形態(tài)相同，第2透鏡面12排列形成于右端面34c的中央側(cè)的預(yù)定范圍的凹入平面亦即透 鏡形成面34c'上。
[0130] 進一步，如圖23所示，在透鏡陣列本體34的上端面34b上，與第1實施形態(tài)相同， 凹入形成有由對下端面34a及右端面34c具有預(yù)定的傾斜角的傾斜平面所構(gòu)成的反射面 23。此外，反射面23的傾斜角相對下端面34a及右端面34c的任一面亦可為45°。
[0131] 進一步，如圖23及圖24所示，在相對于下端面34a的透鏡形成面34a'上的第1透 鏡面11的右方附近位置，形成有與受光元件8的數(shù)量相同（在本實施形態(tài)中，發(fā)光元件7、 光纖5、第1透鏡面11及第2透鏡面12為相同數(shù)量）的第3透鏡面13。各第3透鏡面13 以與受光元件8對應(yīng)的預(yù)定的排列方向亦即與透鏡排列方向的相同方向排列的方式配置。 另外，各第3透鏡面13與各受光元件8以同一間距形成。此外，較理想為各第3透鏡面13 上的光軸0A (3)與各第3透鏡面13分別對應(yīng)的各受光元件8的受光面的中心軸一致。
[0132] 另外，如圖23所示，反射面23與第2透鏡面12之間的光路上配置有光控制部4。
[0133] 該光控制部4位于透鏡陣列本體34的上端面34b中的相對于全反射面23的右方 位置，包括凹入形成在與各第3透鏡面13相對的位置的棱鏡配置用凹部41、配置于該凹部 41內(nèi)的棱鏡42、配置于該棱鏡42上的反射/透射層43、及填充于凹部41與棱鏡42之間的 填充材44。
[0134] 更具體而言，如圖23所示，棱鏡配置用凹部41中的左右的內(nèi)側(cè)面41a、41b，與右端 面34c的透鏡形成面34c'形成為平行。
[0135] 另外，如圖23所示，棱鏡42在從右方面臨棱鏡配置用凹部41的左內(nèi)側(cè)面41a的 位置，具有各發(fā)光元件7每一個的激光La的入射面42a。如圖23所示，該入射面42a形成 為其下端部位于比其上端部更靠右側(cè)那樣的傾斜面。此外，較理想為入射面42a的傾斜角 為以下端面34a為基準，繞圖23的順時針轉(zhuǎn)動45°。進一步，如圖23所示，棱鏡42在與 入射面42a的右方相對的位置，具有各發(fā)光元件7每一個的激光La的射出面42b。如圖23 所示，該射出面42b以預(yù)定之間隙平行地面臨棱鏡配置用凹部41的右內(nèi)側(cè)面41b。然而，t匕 棱鏡42右端面的中的射出面42b更上方的部位，亦可密接配置于棱鏡配置用凹部41的右 內(nèi)側(cè)面41b。再進一步，如圖23所示，在棱鏡42的上部一體形成有板狀的鍔部45,但該鍔 部45是為了方便小型的棱鏡42的處理（配置到棱鏡配置用凹部41內(nèi)）或防止異物（塵 埃等）混入棱鏡配置用凹部41內(nèi)等而設(shè)置。另外，如圖23所示，連接于入射面42a的下端 部與射出面42b的下端部之間的棱鏡42的底面42c，配置在比棱鏡配置用凹部41的內(nèi)底面 41c還靠上方的位置。
[0136] 進一步，如圖23所示，上述反射/透射層43配置在棱鏡42的入射面42a上。該 反射/透射層43亦可由Ni、Cr或A1等單一金屬所構(gòu)成的單層膜而形成，另外，亦可由交互 地層疊彼此介電率不同的多個介電體（例如，Ti02與Si02)的介電體多層膜而形成。進一 步，反射/透射層43亦可通過將上述金屬單層膜或介電體多層膜涂布于入射面42a上而形 成。涂布時可使用鎳鉻合金（Inconel)蒸鍍等公知的涂布技術(shù)。如此一來，能將反射/透 射層43形成為極?。ɡ纾? μ m以下）。
[0137] 進一步，如圖23所示，上述的填充材44以將棱鏡配置用凹部41的左內(nèi)側(cè)面41a與 反射/透射層43之間的空間及棱鏡配置用凹部41的右內(nèi)側(cè)面41b與棱鏡42的射出面42b 之間的空間無間隙地填埋的方式填充。另外，填充材44由作為紫外線硬化樹脂的丙烯酸酯 的粘著劑或環(huán)氧系粘著劑等粘著劑所構(gòu)成，將棱鏡42穩(wěn)定地粘著在棱鏡配置用凹部41內(nèi)。
[0138] 另外，透鏡陣列本體34、棱鏡42及填充材44的彼此的折射率差形成于預(yù)定值（例 如0.05)以下。例如，在通過作為聚醚酰亞胺的SABIC公司制Ultem(注冊商標）形成透 鏡陣列本體34與棱鏡42的情況下，透鏡陣列本體34及棱鏡42的折射率，對于波長850nm 的光為1.64。而且，作為與其對應(yīng)的填充材44,例如可使用三菱氣體化學(xué)公司制LPC1101。 該制品為以折射率及阿貝數(shù)（Abbe Number)對制造商公布值的d線為基準計算出的波長 850nm的光的折射率為1.66。
[0139] 進一步，與第1實施形態(tài)的基本構(gòu)成相同，各第1透鏡面11形成為凸透鏡面，該凸 透鏡面為通過使激光La的光束直徑隨著從第1透鏡面11側(cè)朝向第2透鏡面12側(cè)而直徑 擴大，從而使第2透鏡面12上的激光La的光點直徑比第1透鏡面11上的激光La的光點 直徑更大的面。
[0140] 如上所述的本實施形態(tài)的構(gòu)成中，如圖23所示，首先，從各發(fā)光元件7朝向上方射 出的各發(fā)光元件7每一個的激光La，入射于各第1透鏡面11，根據(jù)各第1透鏡面11的面形 狀，以比準直器的情況下還弱的折射力而會聚。由此，各發(fā)光元件7每一個的激光La，使光 束直徑隨著從第1透鏡面11側(cè)朝向行進方向而直徑擴大。
[0141] 其次，通過各第1透鏡面11所會聚的各發(fā)光元件7每一個的激光La，以比臨界角 還大的入射角入射反射面23。而且，反射面23將入射的各發(fā)光元件7每一個的激光La，朝 向光控制部4全反射。
[0142] 其次，通過反射面23所全反射的各發(fā)光元件7每一個的激光La，在使光束直徑隨 著朝向行進方向而直徑擴大，同時入射于光控制部4。此時，如圖26所示，由于透鏡陣列本 體34與填充材44的折射率差較小，在入射棱鏡配置用凹部41中的左內(nèi)側(cè)面41a與填充材 44的界面時，激光La不會產(chǎn)生折射。
[0143] 其次，在填充材44的內(nèi)部行進的各發(fā)光兀件7每一個的激光La，在使光束直徑隨 著朝向行進方向而直徑擴大的同時，入射于反射/透射層43。而且，反射/透射層43如上 述使所入射的各發(fā)光元件7每一個的激光La，以預(yù)定的反射率在第3透鏡面13側(cè)反射，并 且以預(yù)定的透射率透射棱鏡42的入射面42a側(cè)。此外，作為反射/透射層43的反射率及 透射率，在能得到被認為足夠用于監(jiān)視激光La的輸出的光量的監(jiān)視光Μ的限度下，可設(shè)定 與反射/透射層43的材質(zhì)及厚度等相應(yīng)的所期望的值。而且，在此種反射或透射時，如圖 23所不，反射/透射層43使入射于反射/透射層43的各發(fā)光兀件7每一個的激光La各自 的一部分（反射率份的光），作為與各發(fā)光兀件7分別相對應(yīng)的各發(fā)光兀件7每一個的監(jiān)視 光Μ而朝向與各監(jiān)視光Μ對應(yīng)的各第3透鏡面13側(cè)反射。
[0144] 而且，如此通過反射/透射層43所反射的各發(fā)光元件7每一個的監(jiān)視光Μ，在朝向 各第3透鏡面13側(cè)在填充材44的內(nèi)部行進后，入射于棱鏡配置用凹部41的內(nèi)底面41c。 而且，入射于內(nèi)底面41c的各發(fā)光元件7每一個的監(jiān)視光M，在于透鏡陣列本體34的內(nèi)部行 進后，從各第3透鏡面13朝向與它們對應(yīng)的各受光元件8分別射出。
[0145] 另一方面，通過反射/透射層43所透射的各發(fā)光元件7每一個的激光La，在透射 后立即入射于棱鏡42的入射面42a，在棱鏡42內(nèi)部的光路上，朝向各第2透鏡面12側(cè)行 進，并且使光束直徑隨著朝向行進方向而直徑擴大。
[0146] 此時，由于反射/透射層43的厚度極薄，各發(fā)光元件7每一個的激光L透射反射 /透射層43時的折射，小至可以忽略。
[0147] 其次，在棱鏡42內(nèi)部行進的各發(fā)光元件7每一個的激光La，從棱鏡42的射出面 42b射出至棱鏡42的外部，經(jīng)過填充材44后，入射于棱鏡配置用凹部41的右內(nèi)側(cè)面41b。 此時，如圖26所示，由于棱鏡42、填充材44及透鏡陣列本體34的折射率差較小，在各發(fā)光 元件7每一個的激光La上不會產(chǎn)生折射及菲涅耳反射。
[0148] 其次，各發(fā)光元件7每一個的激光La在右內(nèi)側(cè)面41b以后的透鏡陣列本體34的 內(nèi)部的光路上，朝向各第2透鏡面12側(cè)行進，并且使光束直徑隨著朝向行進方向而直徑擴 大。
[0149] 而且，各發(fā)光元件7每一個的激光La除了以較大的光點直徑投影在各第2透鏡面 12的有效直徑內(nèi)以外，還從各第2透鏡面12朝向各光纖5的端面5a射出。
[0150] 根據(jù)本實施形態(tài)，在適合于發(fā)光元件7的激光La的輸出的調(diào)整的構(gòu)成中，能有效 地緩和第2透鏡面12上的異物/傷痕對于耦合效率的影響。
[0151] 此外，適用于第1實施形態(tài)及第2實施形態(tài)的各變形例，亦可適當應(yīng)用于本實施形 態(tài)中。
[0152] 實施例1
[0153] 其次，在本實施例中，一邊使第1透鏡面11的曲率半徑（中心曲率半徑）R變化， 一邊模擬第2透鏡面12上的異物對VCSEL -光纖間的耦合效率的影響。
[0154] 此外，在本模擬中，使用在如第1實施形態(tài)所示的第1透鏡面11的背面?zhèn)扰渲糜?第2透鏡面12的類型的透鏡陣列。
[0155] 另外，VCSEL為Φ0. 01 mm、NA0. 15(然而，光束直徑為強度降低至最大強度的1/e2 的周緣部的直徑）、使用波長850nm，光纖5為Φ 0· 05醒、ΝΑΟ. 20。
[0156] 再者，VCSEL與第1透鏡面11的距離為0· 14 mm。
[0157] 進一步，在本模擬中，如圖27所示，在從第2透鏡面12的中心（X = 0. 00醒、y = 〇· 〇〇 mm )至 〇· 〇15 mm的位置 Pi (X = 〇· 〇〇 mm、y = 〇· 〇15 mm )，假設(shè)有大小為 φ 〇· 〇2 mm的異 物。
[0158] 另外，光纖5側(cè)的散焦（Defocus)位置，在無異物的狀況下，為耦合效率最佳的位 置。
[0159] 在此種條件下進行的本模擬的結(jié)果，表示于以下表1、圖28及圖29。
[0160] 表 1
[0161]

【權(quán)利要求】
1. 一種透鏡陣列，配置在排列配置有多個光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換裝置與光傳輸體之 間，能夠?qū)⑸鲜龆鄠€光電轉(zhuǎn)換元件與上述光傳輸體光學(xué)耦合，其特征在于，具有： 多個第1透鏡面，以在與上述多個光電轉(zhuǎn)換元件對應(yīng)的預(yù)定排列方向上排列的方式配 置于透鏡陣列本體中的上述光電轉(zhuǎn)換裝置側(cè)的第1面，使耦合上述多個光電轉(zhuǎn)換元件與上 述光傳輸體的各光電轉(zhuǎn)換元件每一個的光通過；及 多個第2透鏡面，以沿著上述排列方向排列的方式配置于上述透鏡陣列本體中的上述 光傳輸體側(cè)的第2面，使上述光通過； 上述第1透鏡面或上述第2透鏡面形成為面形狀，該面形狀為通過使上述光的光束直 徑隨著從上述第1透鏡面?zhèn)瘸蛏鲜龅?透鏡面?zhèn)榷睆綌U大，從而使上述第2透鏡面上 的上述光的光點直徑比上述第1透鏡面上的上述光的光點直徑更大的形狀。
2. 如權(quán)利要求1所述的透鏡陣列，其特征在于， 上述光電轉(zhuǎn)換元件為發(fā)光元件， 上述第1透鏡面為形成為：使從上述發(fā)光元件射出的上述光以比準直器的情況下還弱 的折射力而會聚的凸透鏡面或平透鏡面或使上述發(fā)光元件的上述光發(fā)散的凹透鏡面。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的透鏡陣列，其特征在于， 上述第2面為配置成與上述第1面正交的面， 在上述第1透鏡面與上述第2透鏡面之間，配置有使從這兩個透鏡面的一方側(cè)入射的 上述光朝向另一方側(cè)反射的反射面。
4. 如權(quán)利要求3所述的透鏡陣列，其特征在于， 上述光電轉(zhuǎn)換裝置是配置有至少1個接收監(jiān)視光的受光元件的裝置，該監(jiān)視光用于監(jiān) 視從作為上述光電轉(zhuǎn)換元件的多個發(fā)光元件的至少1個所發(fā)出的上述光， 具備：至少1個第3透鏡面，配置于上述第1面，使從上述透鏡陣列本體的內(nèi)部側(cè)所入 射的上述監(jiān)視光，朝向上述受光元件射出；及 光控制部，配置于上述透鏡陣列本體中的上述反射面與上述第2透鏡面之間的光路 上，控制為入射通過上述反射面朝向上述第2透鏡面?zhèn)人瓷涞纳鲜龆鄠€發(fā)光元件每一個 的光，使該所入射的多個發(fā)光元件每一個的光，以預(yù)定的反射率反射而向上述第3透鏡面 側(cè)行進，并且以預(yù)定的透射率透射而向上述第2透鏡面?zhèn)刃羞M，此時，使上述多個發(fā)光元件 每一個的光的至少之一作為上述監(jiān)視光而反射。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的透鏡陣列，其特征在于， 上述第2面為配置成與上述第1面相對的面， 上述第1透鏡面上的光軸與上述第2透鏡面上的光軸配置在同一直線上。
6. -種光模塊，其特征在于，具備： 權(quán)利要求1至5中任一項所述的透鏡陣列，及 權(quán)利要求1、2或4所述的光電轉(zhuǎn)換裝置。
【文檔編號】G02B6/42GK104105990SQ201280069462
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月10日
【發(fā)明者】澀谷和孝, 森岡心平 申請人:恩普樂股份有限公司