JP2004239970A - 光コリメータ素子とその製造方法並びに光コリメータモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】光半導体素子やフェルールその他の光学部品を高精度な調芯状態で結合することが可能で且つ安価な光コリメータ素子とその製造方法と、この光コリメータ素子に光半導体素子や光ファイバを装着したフェルールを含むその他の光学部品を調芯状態で結合した光コリメータモジュールの提供を主たる目的としている。
【解決手段】内部に光伝送路１４，１５を形成した内筒部１２の外形を硬質材による外筒部１１で保形すると共に、光伝送路１４，１５には少なくとも外側縁部を内筒部１２に埋設したコリメータレンズ１３を設け、外筒部１１及びコリメータレンズ１３をインサートして内筒部１２を樹脂材で一体成形していることを特徴とした光コリメータ素子１０である。
【選択図】 図２
【解決手段】内部に光伝送路１４，１５を形成した内筒部１２の外形を硬質材による外筒部１１で保形すると共に、光伝送路１４，１５には少なくとも外側縁部を内筒部１２に埋設したコリメータレンズ１３を設け、外筒部１１及びコリメータレンズ１３をインサートして内筒部１２を樹脂材で一体成形していることを特徴とした光コリメータ素子１０である。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送する光信号を平行光束に変換する光コリメータ素子とその製造方法並びに、この光コリメータ素子に光半導体素子やフェルールその他の光学部品素子を結合した光コリメータモジュールに関し、光通信や光ピックアップなどの技術分野で利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光コリメータモジュールは、例えばレーザーダイオードなどの半導体発光素子から出射した光信号を、コリメータレンズで平行光束に変換して光ファイバに伝送したり、光ファイバで伝送した平行光束の光信号を、コリメータレンズで集光してフォトダイオードなどの半導体受光素子に入射したり、中間にコリメータレンズを介在し、半導体発光素子と半導体受光素子の間で光信号の授受を行う場合など、に使用されている。
【０００３】
これらの用途に使用される光コリメータモジュールでは、伝送損失その他の性能を低下を少なくするために、コリメータレンズと光半導体素子やフェルールその他の光学部品との光軸を容易且つ高精度で調芯できること、現場での接続作業を容易且つ迅速に行える構造であること、製造コストを安価にするために大量生産が可能であること、情報量の増加による光ファイバの多芯化及び小径化に備え、単芯及び多芯の双方に適合すること、などが要求される。
【０００４】
図１は、従来技術による光学機能モジュール１の一例を示すものであり、基板２上には光学素子として、左右の対称位置に光ファイバ３ａ，４ａを装着したフェルール３，４とコリメータレンズ５ａ，６ａを装着したレンズユニット５，６を配置すると共に、中央には光フィルタ又は光アッテネータ或いは光スイッチなどによる光学部品７ａを装着した光学部品ユニット７を配置している。
【０００５】
この光学機能モジュール１では、いずれか一方の光ファイバ３ａ（４ａ）によって伝送された光信号がフェルール３（４）を介してコリメータレンズ５ａ（６ａ）に出射され、コリメータレンズ５ａ（６ａ）で平行光束８に変換され、光回路部品７ａを通過する際にろ過又は減衰或いは切換などの制御を受けた後に、コリメータレンズ６ａ（５ａ）で集光されると共に、フェルール４（３）を介して他方の光ファイバ４ａ（３ａ）に入射して伝送される。
【０００６】
この光学機能モジュール１は、光軸調整装置を用いて各光学素子間の光軸を整合させる調芯作業を行って所定位置に位置決めした後に、基板２に対して各光学部品をレーザ溶接などの溶接手段によって固着するが、光軸の調芯作業を正確に行うために高価な機材の使用が必要であると共に、多くの時間を要してコストの低減を図ることが困難であり、また小形化も困難であった。
【０００７】
この従来技術による光軸の調芯作業その他を改善するために、例えば特許文献１及び特許文献２に開示された発明を含めて各種の提案がなされているが、光コリメータモジュールに求められている上記した要件を十分に満足させることはできず、解決を必要とする後述するような課題が残されていた。
特許文献１・・・特開平１１−５４８４９号公報
特許文献２・・・特開２００１−３４３５５６号公報
【０００８】
特許文献１には、樹脂により球レンズをインサート成形して球レンズを抱持する一次成形ピースを作製し、次いで樹脂を用いて一次成形ピースをインサート成形して光半導体素子の装着部及びレセプタクルボアを有する樹脂ハウジングを二次成形する光モジュールの製造方法が開示されている。
【０００９】
特許文献１の製造方法で作製した光モジュールは、樹脂接着剤などを用いることなく、レンズを樹脂ハウジングに固定することができ且つ、安価に大量生産が可能であると共に、図１の従来技術のようにフェルールとレンズユニットを別体にした場合に比べて、調芯作業を容易に行うことができる可能性がある。
【００１０】
特許文献２には、複数の光ファイバ保持孔に光ファイバを保持した光ファイバ保持部と、複数の光学部品保持孔に光学部品（球レンズ）を保持した光学部品保持部とからなり、双方の端面露出面にガイド穴を設けると共に、当該ガイド穴にガイドピンを嵌合させて位置決めし、双方の端面露出面を面接合状態で複数の光ファイバと光学部品を光結合する多芯光コリメータ素子が開示されている。
【００１１】
特許文献２の多芯光コリメータ素子は、連結にスリーブを用いてスリーブとの間を溶接するフェルール式に比べて組立時間が短くて且つサイズも小さくできると共に、Ｖ溝の加工が困難なＶ溝式に比べて加工費を安くでき、特に光学部品保持部を弾性変形させて光学部品を保持することによって、寸法にバラツキのある光学部品を安定して保持できるなどの効果を奏する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のように、一次及び二次のインサート成形によって製作する場合には、外径が肉厚になって小形化することが困難であると共に、各インサート成形後にそれぞれ熱収縮を生ずるので、内外径や同軸度及び真円度などの寸法精度が低下する恐れがある。
【００１３】
また、特許文献２のように、外径の内側に設けたガイド穴にガイドピンを嵌合して各保持部を連結する場合には、回転しないように少なくとも２個所で連結する必要があり、そのために外径が肉厚になって小形化することが困難であると共に、２個所のガイド穴を製作時に高精度で位置決めしないと光軸にずれを生ずる恐れがある。
【００１４】
また、特許文献２のように、光学部品保持孔に光学部品（球レンズ）を保持する場合には、仮に光学部品を保持孔の端部から圧入すると、光学部品の挿入及び位置決めがきわめて困難あると共に、使用可能なレンズが球レンズ又はロッドレンズに限定され、光学部品保持部を弾性変形させて光学部品を保持すると、光軸にずれを生ずる恐れがあったり、振動のある場所での使用が困難である。
【００１５】
本発明では、上記したような従来技術の課題を解決し得る光コリメータ素子とその製造方法並びに光コリメータモジュールを提供するものであり、特に光半導体素子やフェルールその他の光学部品を高精度な調芯状態で結合することが可能で且つ安価な光コリメータ素子とその製造方法と、この光コリメータ素子に光半導体素子や光ファイバを装着したフェルールを含むその他の光学部品を調芯状態で結合した光コリメータモジュールの提供を主たる目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による光コリメータ素子は、内部に光伝送路を形成した内筒部の外形を硬質材による外筒部で保形すると共に、光伝送路には少なくとも外側縁部を内筒部に埋設したコリメータレンズを設け、外筒部及びコリメータレンズをインサートして内筒部を樹脂材で一体成形している。
【００１７】
この光コリメータ素子では、インサートした外筒部とコリメータレンズが、射出成形した内筒部を介して強固に一体接合されており、特に外径が硬質材による外筒部で保形されて外径寸法精度及び同心度を高精度にすることができると共に、コリメータレンズは外側縁部を成形樹脂材による内筒部に埋設して装着されているので、衝撃や振動に対する耐久性がある。
【００１８】
本発明による光コリメータ素子の製造方法は、請求項１の光コリメータ素子を製造する方法であって、上型と下型を備えた射出成形金型内に、コリメータレンズと硬質材の外筒部とをインサートし、上型及び下型から光伝送路を形成するコアピンをそれぞれ突設して先端でコリメータレンズを狭持すると共に、上型及び下型と外筒部の上下端部との間に成形樹脂材の流入口及び流出口を設け、上型と下型及び外筒部で形成したキャビテイ内に成形樹脂材を充填し、コリメータレンズの外側縁部を埋設する態様で内筒部を一体成形する。
【００１９】
この光コリメータ素子の製造方法では、外筒部とコリメータレンズをインサート部品として射出成形されるので、安価に大量生産が可能であると共に、外筒部に対するコリメータレンズの芯出し及び、内筒部に対するコリメータレンズの位置決めが射出成形金型内で行われるので、高精密な光コリメータ素子を容易に製造することが可能である。
【００２０】
本発明による光コリメータモジュールは、連結用筒状部材内に対し、請求項１の光コリメータ素子を装着すると共に、光半導体素子、光ファイバを装着したフェルール、その他の光学部品のうちの少なくとも１つを装着し、端面を光コリメータ素子と突き合わせ接合して光軸を整合させる。
【００２１】
この光コリメータモジュールでは、連結用筒状部材に光コリメータ素子と、光半導体素子やフェルールなどを装着するだけで、格別に調芯作業を行うことなく光軸を整合できると共に、所望に応じた任意の光学部品を着脱可能に装着して使用することが可能であり、また外筒部や連結用筒状部材を金属製にすると、溶接手段によって調芯位置で固定することもできる。
【００２２】
また、本発明による光コリメータ素子及び光コリメータモジュールは、構造が簡単であって単芯及び多芯の双方に容易に適合させることができると共に、小形化を図ることが容易であり、光ファイバを装着したフェルールとして既存のジルコニア製のもの使用することが可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の光コリメータ素子とその製造方法並びに光コリメータモジュールについて、本発明を適用した添付図面の実施形態に基づいて詳細に説明するが、図２は単芯用光コリメータ素子の縦断面図を示し、図３及び図４は図２の光コリメータ素子の製造方法の説明図を示す。
【００２４】
光コリメータ素子１０は、硬質材による外筒部１１と、外筒部１１内に一体形成された樹脂材による内筒部１２と、外側縁部を内筒部１２の内側に埋設する態様で軸心に一体形成されたコリメータレンズ１３とで構成され、軸心には内筒部１２の内側によってコリメータレンズ１３の前後に形成された第１及び第２の光伝送路１４，１５が設けられている。
【００２５】
外筒部１１は、光コリメータ素子１０の外径寸法精度及び軸心に対する同心度を高め、樹脂材による内筒部１２を補強すると共に、後述するように外周にスリーブなどの連結用筒状部材を被着して摺動可能にする機能を有し、耐熱性や耐蝕性も必要であり、例えばステンレス材などの硬質金属材やジルコニアなどの使用が望ましく、図示の実施形態では安価で溶接も可能なステンレス材を用いているが、上記機能を満たすものであれば他の硬質材料を使用しても良い。
【００２６】
外筒部１１の形状は、図示の実施形態では円筒状にしているが、円筒状に限らず所望に応じて方形状その他の形状を採ることも可能であり、また図示の実施形態では外筒部１１の長さを短めにして両端に内筒部１２が露出する態様にし、軸方向に係止できるようにしているが、外筒部１１の長さを内筒部１２と等しく形成し、外筒部１１の内面に内筒部１２の外面に対する係止突起を設ける形態を採ることもできる。
【００２７】
特に図示の実施形態のようにすると、相手側の光学素子との突き合わせ精度を向上するために、端面を仕上げ加工することが容易であること、後述するように連結用筒状体に装着する際に、端部が金属などの硬質材より樹脂材の方が連結用筒状体の内面を損傷する恐れが無いこと、挿入を容易にするために先端側の外周を面取り加工することが容易であること、後述する外筒部をインサートした射出成形が容易であること、などの点でより望ましい。
【００２８】
内筒部１２は、外筒部１１とコリメータレンズ１３とをインサート成形によって一体化させると共に、軸心に第１及び第２の光伝送路１４，１５を形成する機能を有し、光コリメータ素子１の両端側に結合される各光学素子に対して、光伝送路１４，１５を介して光信号の授受を行うので、光伝送路１４，１５の断面形状は円筒状に限らず、光信号の伝送を阻害しない範囲内で各種の断面形状を採り得るものである。
【００２９】
内筒部１２の成形樹脂材は、各種の熱可塑性樹脂材の中から、望ましくは液晶ポリマーやポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ材）或いはポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）などによるエンジニアリングプラスチックの中から所望な機械的強度や寸法精度などが得られる成形樹脂材を選択して射出成形できるが、図示の実施形態では熱膨張係数がステンレス材と近似して加工性も良いことなどの理由で、特に液晶ポリマーを使用している。
【００３０】
コリメータレンズ１３は、図示の実施形態ではガラス製の球レンズを使用しているが、コリメート機能を備えているものならばロッドレンズや非球面レンズを使用することが可能であると共に、予め射出成形によって製作した樹脂製のレンズ（モールドレンズ）をインサートして使用することも可能である。
【００３１】
この光コリメータ素子１０は、インサートした外筒部１１とコリメータレンズ１３が、射出成形した内筒部１２を介して強固に一体接合されており、特に外径が硬質材による外筒部１１で保形されて外径寸法精度及び同心度を高精度にすることができると共に、コリメータレンズ１３は外側縁部を成形樹脂材による内筒部１２に埋設して装着されているので、衝撃や振動に対する耐久性がある。
【００３２】
光コリメータ素子１０の製造は、図３のように上型１６Ａと下型１６Ｂを備えた射出成形金型１６内に、ステンレスパイプによる外筒部１１と球レンズによるコリメータレンズ１３をインサート部品として装着するが、上型１６Ａ及び下型１６Ｂから光伝送路１４，１５を形成するコアピンＡ１，Ｂ１を突設し、コアピンＡ１，Ｂ１の先端でコリメータレンズ１３を狭持する。
【００３３】
また、上型１６Ａ及び下型１６Ｂと外筒部１１の上下端部との間には成形樹脂材の流入口Ｄ１及び流出口Ｄ２を設け、上型１６Ａと下型１６Ｂ及び外筒部１１で囲まれたキャビティＣ内に対し、液晶ポリマーによる成形樹脂材を矢印のように、流入口Ｄ１から流入させて流出口Ｄ２から流出させると、図４のようにキャビテイＣ内に内筒部１２となる樹脂成形部１７が成形される。
【００３４】
射出成形後には、上型１６Ａと下型１６Ｂを離型させて樹脂成形部１７を射出成形金型１６内から取り出し、樹脂成形部１７の不要な樹脂成形部１７ａ〜１７ｄを除去した後に、樹脂成形部１７の両端側外径が外筒部１１の外径と面一になるように研磨などによって内筒部１２の仕上げ処理を行うと、図２で示す光コリメータ素子１０を製造することができる。
【００３５】
この光コリメータ素子１０の製造方法では、外筒部１１とコリメータレンズ１３をインサート部品として射出成形されるので、安価に大量生産が可能であると共に、外筒部１１に対するコリメータレンズ１３の芯出し及び、内筒部１２に対するコリメータレンズ１３の位置決めが射出成形金型１６内で行われるので、高精密な光コリメータ素子１０を容易に製造することが可能である。
【００３６】
特に、インサートしたコリメータレンズ１３は上型１６Ａと下型１６Ｂに設けたコアピンＡ１，Ｂ１で狭持され、正確に位置決めされた状態で内筒部１２を形成する樹脂成形部１７に外側縁部が埋設されるので、振動や衝撃などによって位置ズレすることなく安定状態で光コリメータ素子１０内に装着されると共に、コリメータレンズ１３を狭持したコアピンＡ１，Ｂ１によって、光伝送路１４，１５を形成する容易に形成することができる。
【００３７】
光コリメータ素子１０は、光半導体素子やフェルールやその他の光学部品と連結して光軸の調芯作業を必要としない光コリメータモジュールを構成することが可能であり、例えば図５及び図６の実施形態では、連結用筒状部材１８を介してフェルール１９と連結した光コリメータモジュール２０を示す。
【００３８】
光コリメータモジュール２０は、連結用筒状部材１８の一端側から光伝送路１５側の端部を先端にして光コリメータ素子１０を挿入すると共に、連結用筒状部材１８の他端側からフェルール１９の先端側を挿入し、光コリメータ素子１０の先端側とフェルール１９の先端側を突き合わせすると、両者は光軸が整合した状態で連結される。
【００３９】
これによって、フェルール１９に装着されたファイバ芯線２１から光伝送路１５に出射した光信号２２は、コリメータレンズ１３で平行光束に変換された後に、光伝送路１４を介して光コリメータモジュール２０の外部へ伝送され、また外部から光伝送路１４を介してコリメータレンズ１３に入射された平行光束による光信号２２は、ファイバ芯線２１に集光されて光ファイバ１９から光コリメータモジュール２０の外部へ伝送される。
【００４０】
この光コリメータモジュール２０では、連結用筒状部材１８に光コリメータ素子１０とフェルール１９を装着するだけで、格別に調芯作業を行うことなく光軸を整合させることができると共に、使用するフェルール１９は先端にジルコニア製のフェルールを含む従来公知の各種フェルールの使用が可能であるが、図示の実施形態では外周にステンレスパイプ２２をインサート成形した樹脂製のフェルールを装着している。
【００４１】
また連結用筒状部材１８は、従来からフェルールを介して光ファイバを相互に連結する際に使用されている円筒状の割りスリーブや、割りのない円筒スリーブを用いることができると共に、これらスリーブ類による連結用筒状部材１８の材質には、ジルコニア製のものやステンレス製のもの硬質樹脂製のものなどの使用が可能であり、特に光コリメータモジュールを基板に溶接して使用する用途の場合には、ステンレス製などの金属製スリーブが望ましい。
【００４２】
次に、図７〜１０では２芯以上の多芯のフェルールを装着する光コリメータ素子及び、光コリメータモジュールの実施形態を説明するが、図７で示す２芯用光コリメータ素子２３は、外筒部２４と内筒部２５及びコリメータレンズ２６で構成されており、この２芯用光コリメータ素子２３を用いると、例えば図８で示すような光コリメータモジュール２９を造ることができる。
【００４３】
２芯用光コリメータ素子２３は、図２で示す単芯の光コリメータ素子１０と同様の材料が使用されると共に、外筒部２４とコリメータレンズ２６をインサートして図３及び図４と同様に内筒部２５を射出成形することができるが、光コリメータ素子１０と相違する点は、内筒部２５内に２枚のコリメータレンズ２６Ａ，２６Ｂが装着されていること及び、各コリメータレンズ２６の前後に第１及び第２の光伝送路２７，２８が並設されていることである。
【００４４】
光コリメータモジュール２９は、図５及び図６で示す光コリメータモジュール２０と同様に、連結用筒状部材３０にインサートパイプ３５付きのフェルール３１と２芯用光コリメータ素子２３を挿入すると、光ファイバ心線３４とコリメータレンズ２６の光軸を整合状態で調芯して連結できるが、単芯の場合とは違って各光軸を一致させるために、回転方向に対する位置決め手段が必要である。
【００４５】
この位置決め手段は、図８の実施形態では光コリメータ素子２３の先端に２個所の係止突起３２を設けると共に、フェルール３１の先端に２個所の係止凹溝３３を設けて嵌合係止しているが、この係止突起３２と係止凹溝３３は１個所でも良く、係止突起３２と係止凹溝３３を逆にした構成を採ることも可能である。
【００４６】
図９は、外筒部３７と内筒部３８及びコリメータレンズ３９で構成した４芯用光コリメータ素子３６を示し、コリメータレンズ３９は一方を円弧状凸面４０に他方を平坦面に形成した一体形レンズであり、内筒部３８に形成した第１の光伝送路４１に円弧状凸面４０側を第２の光伝送路４２に平坦面側を向けた状態で、外側縁部及び各円弧状凸面４０の間が樹脂成形した内筒部３８に、硬質材による外筒部３７と共にインサートされている。
【００４７】
図１０は、外筒部４３と内筒部４４及びコリメータレンズ４５で構成した別の実施形態による４芯用光コリメータ素子４２を示し、コリメータレンズ４５は一方を円弧状凸面４６に他方を平坦面に形成した一体形レンズであり、内筒部４４に形成した第１の光伝送路４７に円弧状凸面４６側を第２の光伝送路４８に平坦面側を向けた状態で、外側縁部が樹脂成形した内筒部４４に、硬質材による外筒部４３と共にインサートされている。
【００４８】
これら４芯用光コリメータ素子３６，４２は、単芯用光コリメータ素子１０及び２芯用光コリメータ素子２３の場合と同様に、フェルールや光半導体素子その他の光学部品と共に連結用筒状部材内に装着し、光軸の調芯を自動的に行うことができる４芯の光コリメータモジュールを構成することが可能であり、同様の構造及び製造方法によって、他の多芯用光コリメータ素子及び多芯の光コリメータモジュールを造ることができる。
【００４９】
次に、図１１では先の単芯用の光コリメータモジュール２０を用いた光学機能モジュール４９，５２を説明するが、図１１（ａ）の光学機能モジュール４９は基板５０上に左右一対の光コリメータモジュール２０，２０を配置すると共に、各光コリメータモジュール２０，２０間には、例えば光フィルタ又は光アッテネータ或いは光スイッチなどの光学部品５１を配置している。
【００５０】
この光学機能モジュール４９は、一方側の光コリメータモジュール２０のフェルール１９に装着された光ファイバに光信号を入射させると、この光信号を光コリメータ素子１０で平行光束に変換して光学部品５１で制御された後に、他方側の光コリメータモジュール２０に光伝送され、光コリメータ素子１０で集光した後にフェルール１９に装着された光ファイバによって光伝送される。
【００５１】
この光学機能モジュール４９では、各光コリメータモジュール２０の光コリメータ素子１０とフェルール１９とは、連結用筒状部材１８によって光軸が調芯されているので、従来技術による図１のように調芯作業を行う必要が無く、光学部品５１と各光コリメータモジュール２０との間の調芯作業のみを行った後に基板５０に固定すれば良いので、調芯作業を容易且つ正確に行うことができる。
【００５２】
特に、連結用筒状部材１８として例えばステンレスパイプなどの金属製のものを用いると、レーザーなどのスポット溶接によって容易に固定することが可能であり、この連結用筒状部材１８は各構成部材を保持すると共に、少なくとも基板５０に設置する部分のみを正確に位置決めできれば良いので、円筒や角筒に限らず一部が欠落した筒状体でも良い。
【００５３】
また、図１１（ｂ）の実施形態による光学機能モジュール５２では、各光コリメータモジュール２０と同様に、光学部品５４を連結用筒状部材に装着して一体化した光学部品モジュール５５に形成し、この光学部品モジュール５５を各光コリメータモジュール２０と共に長尺の連結用筒状部材５３内に装着することによって、調芯作業を全く必要としない構造にしている。
【００５４】
次に、図１２〜１４は多芯用光コリメータ素子（図示は、４芯用光コリメータ素子４２）を用いた更に別の実施形態による光学機能モジュールを示し、図１２の光学機能モジュール５６は、長尺の連結用筒状部材５７内に各コリメータ素子４２を対向状に装着すると共に、その両側に４個の半導体発光素子又は半導体受光素子による半導体光学素子５９を内蔵した半導体モジュール６０と４芯用のフェルール５８とを装着し、光軸の調芯作業を不要にしている。
【００５５】
また、図１３の光学機能モジュールは、４個の半導体発光素子５９Ａを内蔵した半導体モジュール６０Ａとコリメータ素子４２を連結用筒状部材６１で連結すると共に、４個の半導体受光素子５９Ｂを内蔵した半導体モジュール６０Ｂとコリメータ素子４２を連結用筒状部材６１で連結し、両者を離間した状態で配置して光信号を空間伝送する実施形態である。
【００５６】
さらに、図１４の光学機能モジュール６２は、半導体発光素子６５を内蔵した半導体モジュール６６とコリメータ素子６７及び半導体チップ６８を一体に連結した発光側と、半導体受光素子６９を内蔵した半導体モジュール７０とコリメータ素子７１及び半導体チップ７２を一体に連結した受光側との間に、４５度の反射面を備えた一対の反射鏡６４（６４Ａ，６４Ｂ）を基板６３上に設け、光信号を空間伝送する実施形態であり、各反射鏡６４の間には図１１と同様の光学部品５１を装着するの実施形態を採ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術を適用した実施形態による光学機能モジュールを示す。
【図２】本発明を適用した実施形態の光コリメータ素子を示す。
【図３】本発明を適用した実施形態による光コリメータ素子の製造方法であって、外筒部とコリメータレンズをインサートして図２の光コリメータ素子の内筒部を射出成形する工程を示す。
【図４】本発明を適用した実施形態による光コリメータ素子の製造方法であって、インサートした外筒部とコリメータレンズを射出成形した内筒部によって一体化した図２の光コリメータ素子を示す。
【図５】本発明を適用した実施形態の光コリメータモジュールの製造方法であって、図２の光コリメータ素子を用いた光コリメータモジュールの製造方法を示す。
【図６】本発明を適用した実施形態の光コリメータモジュールであって、図２の光コリメータ素子を用いた光コリメータモジュールを示す。
【図７】本発明を適用した実施形態による光コリメータ素子であって、（ａ）は２芯光コリメータ素子の正面図を（ｂ）は縦断面図を示す。
【図８】本発明を適用した実施形態の光コリメータモジュールの製造方法であって、図７の光コリメータ素子を用いた光コリメータモジュールの縦断面図を示す。
【図９】本発明を適用した実施形態による光コリメータ素子であって、（ａ）は４芯光コリメータ素子の正面図を（ｂ）は縦断面図を示す。
【図１０】本発明を適用した実施形態による光コリメータ素子であって、（ａ）は他の４芯光コリメータ素子の正面図を（ｂ）は縦断面図を示す。
【図１１】本発明の光コリメータモジュールを用いた実施形態の光学機能モジュールであって、（ａ）は分散配置した光学機能モジュールを、（ｂ）は一体化した光学機能モジュールを示す。
【図１２】本発明の光コリメータモジュールを用いた他の実施形態による一体化した光学機能モジュールの縦断面図を示す。
【図１３】本発明の光コリメータモジュールを用いた他の実施形態による分散配置した光学機能モジュールの縦断面図を示す。
【図１４】本発明の光コリメータモジュールを用いた更に他の実施形態による分散配置した光学機能モジュールの縦断面図を示す。
【符号の説明】
１０，２３，３６，４２，６７，７１ 光コリメータ素子
１１，２４，３７，４３ 外筒部
１２，２５，３８，４４ 内筒部
１３，２６，３９，４５ コリメータレンズ
１４，２７，４１，４７ 第１の光伝送路
１５，２８，４２，４８ 第２の光伝送路
１６ 射出成形金型
１７ 樹脂成形部
１８ 連結用筒状部材
１９，３１，５８ フェルール
２０，２９ 光コリメータモジュール
２１，３４ ファイバ芯線
２２ 光信号
３０，５３，５７，６１ 連結用筒状部材
３２ 係止突起
３３ 係止凹溝
３５ インサートパイプ
４０ 円弧状凸面
４６ 円弧状凸面
４９，５２，６２ 光学機能モジュール
５０，６３ 基板
５１，５４ 光学部品
５２，５６ 光学機能モジュール
５５ 光学部品モジュール
５９ 半導体光学素子
６０，６６，７０ 半導体モジュール
６４ 反射鏡
６５ 半導体発光素子
６８，７２ 半導体チップ
６９ 半導体受光素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送する光信号を平行光束に変換する光コリメータ素子とその製造方法並びに、この光コリメータ素子に光半導体素子やフェルールその他の光学部品素子を結合した光コリメータモジュールに関し、光通信や光ピックアップなどの技術分野で利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光コリメータモジュールは、例えばレーザーダイオードなどの半導体発光素子から出射した光信号を、コリメータレンズで平行光束に変換して光ファイバに伝送したり、光ファイバで伝送した平行光束の光信号を、コリメータレンズで集光してフォトダイオードなどの半導体受光素子に入射したり、中間にコリメータレンズを介在し、半導体発光素子と半導体受光素子の間で光信号の授受を行う場合など、に使用されている。
【０００３】
これらの用途に使用される光コリメータモジュールでは、伝送損失その他の性能を低下を少なくするために、コリメータレンズと光半導体素子やフェルールその他の光学部品との光軸を容易且つ高精度で調芯できること、現場での接続作業を容易且つ迅速に行える構造であること、製造コストを安価にするために大量生産が可能であること、情報量の増加による光ファイバの多芯化及び小径化に備え、単芯及び多芯の双方に適合すること、などが要求される。
【０００４】
図１は、従来技術による光学機能モジュール１の一例を示すものであり、基板２上には光学素子として、左右の対称位置に光ファイバ３ａ，４ａを装着したフェルール３，４とコリメータレンズ５ａ，６ａを装着したレンズユニット５，６を配置すると共に、中央には光フィルタ又は光アッテネータ或いは光スイッチなどによる光学部品７ａを装着した光学部品ユニット７を配置している。
【０００５】
この光学機能モジュール１では、いずれか一方の光ファイバ３ａ（４ａ）によって伝送された光信号がフェルール３（４）を介してコリメータレンズ５ａ（６ａ）に出射され、コリメータレンズ５ａ（６ａ）で平行光束８に変換され、光回路部品７ａを通過する際にろ過又は減衰或いは切換などの制御を受けた後に、コリメータレンズ６ａ（５ａ）で集光されると共に、フェルール４（３）を介して他方の光ファイバ４ａ（３ａ）に入射して伝送される。
【０００６】
この光学機能モジュール１は、光軸調整装置を用いて各光学素子間の光軸を整合させる調芯作業を行って所定位置に位置決めした後に、基板２に対して各光学部品をレーザ溶接などの溶接手段によって固着するが、光軸の調芯作業を正確に行うために高価な機材の使用が必要であると共に、多くの時間を要してコストの低減を図ることが困難であり、また小形化も困難であった。
【０００７】
この従来技術による光軸の調芯作業その他を改善するために、例えば特許文献１及び特許文献２に開示された発明を含めて各種の提案がなされているが、光コリメータモジュールに求められている上記した要件を十分に満足させることはできず、解決を必要とする後述するような課題が残されていた。
特許文献１・・・特開平１１−５４８４９号公報
特許文献２・・・特開２００１−３４３５５６号公報
【０００８】
特許文献１には、樹脂により球レンズをインサート成形して球レンズを抱持する一次成形ピースを作製し、次いで樹脂を用いて一次成形ピースをインサート成形して光半導体素子の装着部及びレセプタクルボアを有する樹脂ハウジングを二次成形する光モジュールの製造方法が開示されている。
【０００９】
特許文献１の製造方法で作製した光モジュールは、樹脂接着剤などを用いることなく、レンズを樹脂ハウジングに固定することができ且つ、安価に大量生産が可能であると共に、図１の従来技術のようにフェルールとレンズユニットを別体にした場合に比べて、調芯作業を容易に行うことができる可能性がある。
【００１０】
特許文献２には、複数の光ファイバ保持孔に光ファイバを保持した光ファイバ保持部と、複数の光学部品保持孔に光学部品（球レンズ）を保持した光学部品保持部とからなり、双方の端面露出面にガイド穴を設けると共に、当該ガイド穴にガイドピンを嵌合させて位置決めし、双方の端面露出面を面接合状態で複数の光ファイバと光学部品を光結合する多芯光コリメータ素子が開示されている。
【００１１】
特許文献２の多芯光コリメータ素子は、連結にスリーブを用いてスリーブとの間を溶接するフェルール式に比べて組立時間が短くて且つサイズも小さくできると共に、Ｖ溝の加工が困難なＶ溝式に比べて加工費を安くでき、特に光学部品保持部を弾性変形させて光学部品を保持することによって、寸法にバラツキのある光学部品を安定して保持できるなどの効果を奏する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のように、一次及び二次のインサート成形によって製作する場合には、外径が肉厚になって小形化することが困難であると共に、各インサート成形後にそれぞれ熱収縮を生ずるので、内外径や同軸度及び真円度などの寸法精度が低下する恐れがある。
【００１３】
また、特許文献２のように、外径の内側に設けたガイド穴にガイドピンを嵌合して各保持部を連結する場合には、回転しないように少なくとも２個所で連結する必要があり、そのために外径が肉厚になって小形化することが困難であると共に、２個所のガイド穴を製作時に高精度で位置決めしないと光軸にずれを生ずる恐れがある。
【００１４】
また、特許文献２のように、光学部品保持孔に光学部品（球レンズ）を保持する場合には、仮に光学部品を保持孔の端部から圧入すると、光学部品の挿入及び位置決めがきわめて困難あると共に、使用可能なレンズが球レンズ又はロッドレンズに限定され、光学部品保持部を弾性変形させて光学部品を保持すると、光軸にずれを生ずる恐れがあったり、振動のある場所での使用が困難である。
【００１５】
本発明では、上記したような従来技術の課題を解決し得る光コリメータ素子とその製造方法並びに光コリメータモジュールを提供するものであり、特に光半導体素子やフェルールその他の光学部品を高精度な調芯状態で結合することが可能で且つ安価な光コリメータ素子とその製造方法と、この光コリメータ素子に光半導体素子や光ファイバを装着したフェルールを含むその他の光学部品を調芯状態で結合した光コリメータモジュールの提供を主たる目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明による光コリメータ素子は、内部に光伝送路を形成した内筒部の外形を硬質材による外筒部で保形すると共に、光伝送路には少なくとも外側縁部を内筒部に埋設したコリメータレンズを設け、外筒部及びコリメータレンズをインサートして内筒部を樹脂材で一体成形している。
【００１７】
この光コリメータ素子では、インサートした外筒部とコリメータレンズが、射出成形した内筒部を介して強固に一体接合されており、特に外径が硬質材による外筒部で保形されて外径寸法精度及び同心度を高精度にすることができると共に、コリメータレンズは外側縁部を成形樹脂材による内筒部に埋設して装着されているので、衝撃や振動に対する耐久性がある。
【００１８】
本発明による光コリメータ素子の製造方法は、請求項１の光コリメータ素子を製造する方法であって、上型と下型を備えた射出成形金型内に、コリメータレンズと硬質材の外筒部とをインサートし、上型及び下型から光伝送路を形成するコアピンをそれぞれ突設して先端でコリメータレンズを狭持すると共に、上型及び下型と外筒部の上下端部との間に成形樹脂材の流入口及び流出口を設け、上型と下型及び外筒部で形成したキャビテイ内に成形樹脂材を充填し、コリメータレンズの外側縁部を埋設する態様で内筒部を一体成形する。
【００１９】
この光コリメータ素子の製造方法では、外筒部とコリメータレンズをインサート部品として射出成形されるので、安価に大量生産が可能であると共に、外筒部に対するコリメータレンズの芯出し及び、内筒部に対するコリメータレンズの位置決めが射出成形金型内で行われるので、高精密な光コリメータ素子を容易に製造することが可能である。
【００２０】
本発明による光コリメータモジュールは、連結用筒状部材内に対し、請求項１の光コリメータ素子を装着すると共に、光半導体素子、光ファイバを装着したフェルール、その他の光学部品のうちの少なくとも１つを装着し、端面を光コリメータ素子と突き合わせ接合して光軸を整合させる。
【００２１】
この光コリメータモジュールでは、連結用筒状部材に光コリメータ素子と、光半導体素子やフェルールなどを装着するだけで、格別に調芯作業を行うことなく光軸を整合できると共に、所望に応じた任意の光学部品を着脱可能に装着して使用することが可能であり、また外筒部や連結用筒状部材を金属製にすると、溶接手段によって調芯位置で固定することもできる。
【００２２】
また、本発明による光コリメータ素子及び光コリメータモジュールは、構造が簡単であって単芯及び多芯の双方に容易に適合させることができると共に、小形化を図ることが容易であり、光ファイバを装着したフェルールとして既存のジルコニア製のもの使用することが可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の光コリメータ素子とその製造方法並びに光コリメータモジュールについて、本発明を適用した添付図面の実施形態に基づいて詳細に説明するが、図２は単芯用光コリメータ素子の縦断面図を示し、図３及び図４は図２の光コリメータ素子の製造方法の説明図を示す。
【００２４】
光コリメータ素子１０は、硬質材による外筒部１１と、外筒部１１内に一体形成された樹脂材による内筒部１２と、外側縁部を内筒部１２の内側に埋設する態様で軸心に一体形成されたコリメータレンズ１３とで構成され、軸心には内筒部１２の内側によってコリメータレンズ１３の前後に形成された第１及び第２の光伝送路１４，１５が設けられている。
【００２５】
外筒部１１は、光コリメータ素子１０の外径寸法精度及び軸心に対する同心度を高め、樹脂材による内筒部１２を補強すると共に、後述するように外周にスリーブなどの連結用筒状部材を被着して摺動可能にする機能を有し、耐熱性や耐蝕性も必要であり、例えばステンレス材などの硬質金属材やジルコニアなどの使用が望ましく、図示の実施形態では安価で溶接も可能なステンレス材を用いているが、上記機能を満たすものであれば他の硬質材料を使用しても良い。
【００２６】
外筒部１１の形状は、図示の実施形態では円筒状にしているが、円筒状に限らず所望に応じて方形状その他の形状を採ることも可能であり、また図示の実施形態では外筒部１１の長さを短めにして両端に内筒部１２が露出する態様にし、軸方向に係止できるようにしているが、外筒部１１の長さを内筒部１２と等しく形成し、外筒部１１の内面に内筒部１２の外面に対する係止突起を設ける形態を採ることもできる。
【００２７】
特に図示の実施形態のようにすると、相手側の光学素子との突き合わせ精度を向上するために、端面を仕上げ加工することが容易であること、後述するように連結用筒状体に装着する際に、端部が金属などの硬質材より樹脂材の方が連結用筒状体の内面を損傷する恐れが無いこと、挿入を容易にするために先端側の外周を面取り加工することが容易であること、後述する外筒部をインサートした射出成形が容易であること、などの点でより望ましい。
【００２８】
内筒部１２は、外筒部１１とコリメータレンズ１３とをインサート成形によって一体化させると共に、軸心に第１及び第２の光伝送路１４，１５を形成する機能を有し、光コリメータ素子１の両端側に結合される各光学素子に対して、光伝送路１４，１５を介して光信号の授受を行うので、光伝送路１４，１５の断面形状は円筒状に限らず、光信号の伝送を阻害しない範囲内で各種の断面形状を採り得るものである。
【００２９】
内筒部１２の成形樹脂材は、各種の熱可塑性樹脂材の中から、望ましくは液晶ポリマーやポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ材）或いはポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）などによるエンジニアリングプラスチックの中から所望な機械的強度や寸法精度などが得られる成形樹脂材を選択して射出成形できるが、図示の実施形態では熱膨張係数がステンレス材と近似して加工性も良いことなどの理由で、特に液晶ポリマーを使用している。
【００３０】
コリメータレンズ１３は、図示の実施形態ではガラス製の球レンズを使用しているが、コリメート機能を備えているものならばロッドレンズや非球面レンズを使用することが可能であると共に、予め射出成形によって製作した樹脂製のレンズ（モールドレンズ）をインサートして使用することも可能である。
【００３１】
この光コリメータ素子１０は、インサートした外筒部１１とコリメータレンズ１３が、射出成形した内筒部１２を介して強固に一体接合されており、特に外径が硬質材による外筒部１１で保形されて外径寸法精度及び同心度を高精度にすることができると共に、コリメータレンズ１３は外側縁部を成形樹脂材による内筒部１２に埋設して装着されているので、衝撃や振動に対する耐久性がある。
【００３２】
光コリメータ素子１０の製造は、図３のように上型１６Ａと下型１６Ｂを備えた射出成形金型１６内に、ステンレスパイプによる外筒部１１と球レンズによるコリメータレンズ１３をインサート部品として装着するが、上型１６Ａ及び下型１６Ｂから光伝送路１４，１５を形成するコアピンＡ１，Ｂ１を突設し、コアピンＡ１，Ｂ１の先端でコリメータレンズ１３を狭持する。
【００３３】
また、上型１６Ａ及び下型１６Ｂと外筒部１１の上下端部との間には成形樹脂材の流入口Ｄ１及び流出口Ｄ２を設け、上型１６Ａと下型１６Ｂ及び外筒部１１で囲まれたキャビティＣ内に対し、液晶ポリマーによる成形樹脂材を矢印のように、流入口Ｄ１から流入させて流出口Ｄ２から流出させると、図４のようにキャビテイＣ内に内筒部１２となる樹脂成形部１７が成形される。
【００３４】
射出成形後には、上型１６Ａと下型１６Ｂを離型させて樹脂成形部１７を射出成形金型１６内から取り出し、樹脂成形部１７の不要な樹脂成形部１７ａ〜１７ｄを除去した後に、樹脂成形部１７の両端側外径が外筒部１１の外径と面一になるように研磨などによって内筒部１２の仕上げ処理を行うと、図２で示す光コリメータ素子１０を製造することができる。
【００３５】
この光コリメータ素子１０の製造方法では、外筒部１１とコリメータレンズ１３をインサート部品として射出成形されるので、安価に大量生産が可能であると共に、外筒部１１に対するコリメータレンズ１３の芯出し及び、内筒部１２に対するコリメータレンズ１３の位置決めが射出成形金型１６内で行われるので、高精密な光コリメータ素子１０を容易に製造することが可能である。
【００３６】
特に、インサートしたコリメータレンズ１３は上型１６Ａと下型１６Ｂに設けたコアピンＡ１，Ｂ１で狭持され、正確に位置決めされた状態で内筒部１２を形成する樹脂成形部１７に外側縁部が埋設されるので、振動や衝撃などによって位置ズレすることなく安定状態で光コリメータ素子１０内に装着されると共に、コリメータレンズ１３を狭持したコアピンＡ１，Ｂ１によって、光伝送路１４，１５を形成する容易に形成することができる。
【００３７】
光コリメータ素子１０は、光半導体素子やフェルールやその他の光学部品と連結して光軸の調芯作業を必要としない光コリメータモジュールを構成することが可能であり、例えば図５及び図６の実施形態では、連結用筒状部材１８を介してフェルール１９と連結した光コリメータモジュール２０を示す。
【００３８】
光コリメータモジュール２０は、連結用筒状部材１８の一端側から光伝送路１５側の端部を先端にして光コリメータ素子１０を挿入すると共に、連結用筒状部材１８の他端側からフェルール１９の先端側を挿入し、光コリメータ素子１０の先端側とフェルール１９の先端側を突き合わせすると、両者は光軸が整合した状態で連結される。
【００３９】
これによって、フェルール１９に装着されたファイバ芯線２１から光伝送路１５に出射した光信号２２は、コリメータレンズ１３で平行光束に変換された後に、光伝送路１４を介して光コリメータモジュール２０の外部へ伝送され、また外部から光伝送路１４を介してコリメータレンズ１３に入射された平行光束による光信号２２は、ファイバ芯線２１に集光されて光ファイバ１９から光コリメータモジュール２０の外部へ伝送される。
【００４０】
この光コリメータモジュール２０では、連結用筒状部材１８に光コリメータ素子１０とフェルール１９を装着するだけで、格別に調芯作業を行うことなく光軸を整合させることができると共に、使用するフェルール１９は先端にジルコニア製のフェルールを含む従来公知の各種フェルールの使用が可能であるが、図示の実施形態では外周にステンレスパイプ２２をインサート成形した樹脂製のフェルールを装着している。
【００４１】
また連結用筒状部材１８は、従来からフェルールを介して光ファイバを相互に連結する際に使用されている円筒状の割りスリーブや、割りのない円筒スリーブを用いることができると共に、これらスリーブ類による連結用筒状部材１８の材質には、ジルコニア製のものやステンレス製のもの硬質樹脂製のものなどの使用が可能であり、特に光コリメータモジュールを基板に溶接して使用する用途の場合には、ステンレス製などの金属製スリーブが望ましい。
【００４２】
次に、図７〜１０では２芯以上の多芯のフェルールを装着する光コリメータ素子及び、光コリメータモジュールの実施形態を説明するが、図７で示す２芯用光コリメータ素子２３は、外筒部２４と内筒部２５及びコリメータレンズ２６で構成されており、この２芯用光コリメータ素子２３を用いると、例えば図８で示すような光コリメータモジュール２９を造ることができる。
【００４３】
２芯用光コリメータ素子２３は、図２で示す単芯の光コリメータ素子１０と同様の材料が使用されると共に、外筒部２４とコリメータレンズ２６をインサートして図３及び図４と同様に内筒部２５を射出成形することができるが、光コリメータ素子１０と相違する点は、内筒部２５内に２枚のコリメータレンズ２６Ａ，２６Ｂが装着されていること及び、各コリメータレンズ２６の前後に第１及び第２の光伝送路２７，２８が並設されていることである。
【００４４】
光コリメータモジュール２９は、図５及び図６で示す光コリメータモジュール２０と同様に、連結用筒状部材３０にインサートパイプ３５付きのフェルール３１と２芯用光コリメータ素子２３を挿入すると、光ファイバ心線３４とコリメータレンズ２６の光軸を整合状態で調芯して連結できるが、単芯の場合とは違って各光軸を一致させるために、回転方向に対する位置決め手段が必要である。
【００４５】
この位置決め手段は、図８の実施形態では光コリメータ素子２３の先端に２個所の係止突起３２を設けると共に、フェルール３１の先端に２個所の係止凹溝３３を設けて嵌合係止しているが、この係止突起３２と係止凹溝３３は１個所でも良く、係止突起３２と係止凹溝３３を逆にした構成を採ることも可能である。
【００４６】
図９は、外筒部３７と内筒部３８及びコリメータレンズ３９で構成した４芯用光コリメータ素子３６を示し、コリメータレンズ３９は一方を円弧状凸面４０に他方を平坦面に形成した一体形レンズであり、内筒部３８に形成した第１の光伝送路４１に円弧状凸面４０側を第２の光伝送路４２に平坦面側を向けた状態で、外側縁部及び各円弧状凸面４０の間が樹脂成形した内筒部３８に、硬質材による外筒部３７と共にインサートされている。
【００４７】
図１０は、外筒部４３と内筒部４４及びコリメータレンズ４５で構成した別の実施形態による４芯用光コリメータ素子４２を示し、コリメータレンズ４５は一方を円弧状凸面４６に他方を平坦面に形成した一体形レンズであり、内筒部４４に形成した第１の光伝送路４７に円弧状凸面４６側を第２の光伝送路４８に平坦面側を向けた状態で、外側縁部が樹脂成形した内筒部４４に、硬質材による外筒部４３と共にインサートされている。
【００４８】
これら４芯用光コリメータ素子３６，４２は、単芯用光コリメータ素子１０及び２芯用光コリメータ素子２３の場合と同様に、フェルールや光半導体素子その他の光学部品と共に連結用筒状部材内に装着し、光軸の調芯を自動的に行うことができる４芯の光コリメータモジュールを構成することが可能であり、同様の構造及び製造方法によって、他の多芯用光コリメータ素子及び多芯の光コリメータモジュールを造ることができる。
【００４９】
次に、図１１では先の単芯用の光コリメータモジュール２０を用いた光学機能モジュール４９，５２を説明するが、図１１（ａ）の光学機能モジュール４９は基板５０上に左右一対の光コリメータモジュール２０，２０を配置すると共に、各光コリメータモジュール２０，２０間には、例えば光フィルタ又は光アッテネータ或いは光スイッチなどの光学部品５１を配置している。
【００５０】
この光学機能モジュール４９は、一方側の光コリメータモジュール２０のフェルール１９に装着された光ファイバに光信号を入射させると、この光信号を光コリメータ素子１０で平行光束に変換して光学部品５１で制御された後に、他方側の光コリメータモジュール２０に光伝送され、光コリメータ素子１０で集光した後にフェルール１９に装着された光ファイバによって光伝送される。
【００５１】
この光学機能モジュール４９では、各光コリメータモジュール２０の光コリメータ素子１０とフェルール１９とは、連結用筒状部材１８によって光軸が調芯されているので、従来技術による図１のように調芯作業を行う必要が無く、光学部品５１と各光コリメータモジュール２０との間の調芯作業のみを行った後に基板５０に固定すれば良いので、調芯作業を容易且つ正確に行うことができる。
【００５２】
特に、連結用筒状部材１８として例えばステンレスパイプなどの金属製のものを用いると、レーザーなどのスポット溶接によって容易に固定することが可能であり、この連結用筒状部材１８は各構成部材を保持すると共に、少なくとも基板５０に設置する部分のみを正確に位置決めできれば良いので、円筒や角筒に限らず一部が欠落した筒状体でも良い。
【００５３】
また、図１１（ｂ）の実施形態による光学機能モジュール５２では、各光コリメータモジュール２０と同様に、光学部品５４を連結用筒状部材に装着して一体化した光学部品モジュール５５に形成し、この光学部品モジュール５５を各光コリメータモジュール２０と共に長尺の連結用筒状部材５３内に装着することによって、調芯作業を全く必要としない構造にしている。
【００５４】
次に、図１２〜１４は多芯用光コリメータ素子（図示は、４芯用光コリメータ素子４２）を用いた更に別の実施形態による光学機能モジュールを示し、図１２の光学機能モジュール５６は、長尺の連結用筒状部材５７内に各コリメータ素子４２を対向状に装着すると共に、その両側に４個の半導体発光素子又は半導体受光素子による半導体光学素子５９を内蔵した半導体モジュール６０と４芯用のフェルール５８とを装着し、光軸の調芯作業を不要にしている。
【００５５】
また、図１３の光学機能モジュールは、４個の半導体発光素子５９Ａを内蔵した半導体モジュール６０Ａとコリメータ素子４２を連結用筒状部材６１で連結すると共に、４個の半導体受光素子５９Ｂを内蔵した半導体モジュール６０Ｂとコリメータ素子４２を連結用筒状部材６１で連結し、両者を離間した状態で配置して光信号を空間伝送する実施形態である。
【００５６】
さらに、図１４の光学機能モジュール６２は、半導体発光素子６５を内蔵した半導体モジュール６６とコリメータ素子６７及び半導体チップ６８を一体に連結した発光側と、半導体受光素子６９を内蔵した半導体モジュール７０とコリメータ素子７１及び半導体チップ７２を一体に連結した受光側との間に、４５度の反射面を備えた一対の反射鏡６４（６４Ａ，６４Ｂ）を基板６３上に設け、光信号を空間伝送する実施形態であり、各反射鏡６４の間には図１１と同様の光学部品５１を装着するの実施形態を採ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術を適用した実施形態による光学機能モジュールを示す。
【図２】本発明を適用した実施形態の光コリメータ素子を示す。
【図３】本発明を適用した実施形態による光コリメータ素子の製造方法であって、外筒部とコリメータレンズをインサートして図２の光コリメータ素子の内筒部を射出成形する工程を示す。
【図４】本発明を適用した実施形態による光コリメータ素子の製造方法であって、インサートした外筒部とコリメータレンズを射出成形した内筒部によって一体化した図２の光コリメータ素子を示す。
【図５】本発明を適用した実施形態の光コリメータモジュールの製造方法であって、図２の光コリメータ素子を用いた光コリメータモジュールの製造方法を示す。
【図６】本発明を適用した実施形態の光コリメータモジュールであって、図２の光コリメータ素子を用いた光コリメータモジュールを示す。
【図７】本発明を適用した実施形態による光コリメータ素子であって、（ａ）は２芯光コリメータ素子の正面図を（ｂ）は縦断面図を示す。
【図８】本発明を適用した実施形態の光コリメータモジュールの製造方法であって、図７の光コリメータ素子を用いた光コリメータモジュールの縦断面図を示す。
【図９】本発明を適用した実施形態による光コリメータ素子であって、（ａ）は４芯光コリメータ素子の正面図を（ｂ）は縦断面図を示す。
【図１０】本発明を適用した実施形態による光コリメータ素子であって、（ａ）は他の４芯光コリメータ素子の正面図を（ｂ）は縦断面図を示す。
【図１１】本発明の光コリメータモジュールを用いた実施形態の光学機能モジュールであって、（ａ）は分散配置した光学機能モジュールを、（ｂ）は一体化した光学機能モジュールを示す。
【図１２】本発明の光コリメータモジュールを用いた他の実施形態による一体化した光学機能モジュールの縦断面図を示す。
【図１３】本発明の光コリメータモジュールを用いた他の実施形態による分散配置した光学機能モジュールの縦断面図を示す。
【図１４】本発明の光コリメータモジュールを用いた更に他の実施形態による分散配置した光学機能モジュールの縦断面図を示す。
【符号の説明】
１０，２３，３６，４２，６７，７１ 光コリメータ素子
１１，２４，３７，４３ 外筒部
１２，２５，３８，４４ 内筒部
１３，２６，３９，４５ コリメータレンズ
１４，２７，４１，４７ 第１の光伝送路
１５，２８，４２，４８ 第２の光伝送路
１６ 射出成形金型
１７ 樹脂成形部
１８ 連結用筒状部材
１９，３１，５８ フェルール
２０，２９ 光コリメータモジュール
２１，３４ ファイバ芯線
２２ 光信号
３０，５３，５７，６１ 連結用筒状部材
３２ 係止突起
３３ 係止凹溝
３５ インサートパイプ
４０ 円弧状凸面
４６ 円弧状凸面
４９，５２，６２ 光学機能モジュール
５０，６３ 基板
５１，５４ 光学部品
５２，５６ 光学機能モジュール
５５ 光学部品モジュール
５９ 半導体光学素子
６０，６６，７０ 半導体モジュール
６４ 反射鏡
６５ 半導体発光素子
６８，７２ 半導体チップ
６９ 半導体受光素子
Claims (3)
- 内部に光伝送路を形成した内筒部の外形を硬質材による外筒部で保形すると共に、光伝送路には少なくとも外側縁部を内筒部に埋設したコリメータレンズを設け、外筒部及びコリメータレンズをインサートして内筒部を樹脂材で一体成形していることを特徴とした光コリメータ素子。
- 請求項１の光コリメータ素子を製造する方法であって、上型と下型を備えた射出成形金型内に、コリメータレンズと硬質材の外筒部とをインサートし、上型及び下型から光伝送路を形成するコアピンをそれぞれ突設して先端でコリメータレンズを狭持すると共に、上型及び下型と外筒部の上下端部との間に成形樹脂材の流入口及び流出口を設け、上型と下型及び外筒部で形成したキャビテイ内に成形樹脂材を充填し、コリメータレンズの外側縁部を埋設する態様で内筒部を一体成形することを特徴とした光コリメータ素子の製造方法。
- 連結用筒状部材内に対し、請求項１の光コリメータ素子を装着すると共に、光半導体素子、光ファイバを装着したフェルール、その他の光学部品のうちの少なくとも１つを装着し、端面を光コリメータ素子と突き合わせ接合して光軸を整合させることを特徴とした光コリメータモジュール。
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