JP6379971B2 - 光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光モジュールに関する。

特許文献１に開示された光モジュールでは、光ケーブルから延びる光ファイバ心線と、光ファイバ心線を支持するコネクタ部品と、レンズアレイ部品と、受発光素子とが設けられている。当該光モジュールでは、光ファイバ心線から出力された光信号は、レンズアレイ部品を介して受発光素子のうち受光素子によって受光された後に、電気信号に変換される。一方、受発光素子のうち発光素子から出射された光信号は、レンズアレイ部を介して光ファイバ心線に入力される。

当該光モジュールの構造では、レンズアレイ部にはレンズアレイ部内を伝搬する信号光の伝搬方向を９０度変更させる反射膜が設けられており、この反射膜によって光ファイバ心線と受発光素子が光学的に接続されている。

国際公開第２０１３／０９９７５３号

しかしながら、当該レンズアレイ部の構成では、光ファイバ心線がレンズアレイ部と光結合される位置は必ず受発光素子の上方位置となってしまい、光ファイバ心線を保持するコネクタ部品は受発光素子が搭載された配線基板の面上に配置されることになる。一方、特許文献１の図５に示されるように、光モジュールの小型化の観点から、光ケーブルの長手方向における中心線は、配線基板の厚さ方向の中央部付近を通るように設計されるため、光ケーブルとコネクタ部品の高さ位置が互いに異なってしまう。

このため、レンズアレイ部を用いた光モジュールの構成では、光ケーブルから延びる光ファイバ心線をコネクタ部品に取り付ける際、光ファイバ心線が必然的に曲げられてしまう。従って、小型化を実現しつつ、光ファイバの曲げを抑えて、光ファイバと受発光素子とを光学的に接続することができる光モジュールを提供することが望まれている。

本発明は、光モジュールの小型化及び光ファイバの曲げの抑制に鑑みつつ、高い設計自由度を有する光モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一態様の光モジュールは、
配線基板と、
前記配線基板の素子搭載面上に搭載された光素子と、
前記光素子と光学的に接続されたレンズモジュールと、
前記レンズモジュールと光学的に接続された光導波路と、を備え、
前記レンズモジュールは、
第１の面と、
前記第１の面と異なる方向を向いた第２の面と、
前記光導波路と対向するように前記第１の面に設けられた第１の光入出力部と、
前記光素子と対向するように前記第２の面に設けられた第２の光入出力部と、
前記第１の光入出力部と前記第２の光入出力部との間の光路上に配置された複数の反射面と、を備え、
前記複数の反射面の各々は、前記光路上を伝搬する光の伝搬方向を変更するように構成された光モジュール。

本発明によれば、高い設計自由度を有する光モジュールを提供することができる。

本発明の実施形態に係る光モジュールを示す分解斜視図である。 その長手方向に直交する光ケーブルの断面図である。 本発明の実施形態に係る光モジュールの一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る光モジュールの断面図である。 本発明の実施形態に係る光モジュールの一部拡大断面図である。 本発明の実施形態の変形例１に係る光モジュールの一部拡大断面図である。 本発明の実施形態の変形例２に係る光モジュールの一部拡大断面図である。

［本発明の実施形態の説明］
本発明の実施形態の概要を説明する。
（１）配線基板と、
前記配線基板の素子搭載面上に搭載された光素子と、
前記光素子と光学的に接続されたレンズモジュールと、
前記レンズモジュールと光学的に接続された光導波路と、を備え、
前記レンズモジュールは、
第１の面と、
前記第１の面と異なる方向を向いた第２の面と、
前記光導波路と対向するように前記第１の面に設けられた第１の光入出力部と、
前記光素子と対向するように前記第２の面に設けられた第２の光入出力部と、
前記第１の光入出力部と前記第２の光入出力部との間の光路上に配置された複数の反射面と、を備え、
前記複数の反射面の各々は、前記光路上を伝搬する光の伝搬方向を変更するように構成された光モジュール。

上記構成によれば、光モジュールの小型化及び光ファイバの曲げの抑制に鑑みつつ、高い設計自由度を有する光モジュールを提供することができる。

（２）前記レンズモジュールは、前記配線基板の素子搭載面に搭載された搭載部をさらに備えており、前記第２の光入出力部と前記光素子が互いに離間するように対向する項目（１）に記載の光モジュール。

上記構成によれば、レンズモジュールを配線基板に実装するための更なる部品が不要となり、光モジュールの小型化及び部品点数の削減が可能となる。

（３）前記搭載部は、前記光素子を収容するための中空部を有しており、前記中空部において、前記第２の光入出力部と前記光素子が互いに離間するように対向する項目（２）に記載の光モジュール。

上記構成によれば、光モジュールの信頼性を向上させることができる。

（４）前記レンズモジュールは、前記搭載部の一部であって前記素子搭載面と略平行な第１の調芯面と、前記配線基板の側面と略平行な第２の調芯面と、を有する調芯部をさらに備えており、前記調芯部は、前記素子搭載面と直交する方向において、前記第１の光入出力部と前記第２の光入出力部との間に配置される項目（３）に記載の光モジュール。

上記構成によれば、レンズモジュールと光素子とのアライメントを容易に行うことができる。

（５）前記素子搭載面と直交する方向において、前記光素子は、前記第１の光入出力部と前記第２の光入出力部との間に配置される項目（２）から（４）のうちいずれか一つに記載の光モジュール。

上記構成によれば、小型化を実現しつつ、光導波路の曲げを抑えて、光導波路と光素子とを光学的に接続することが可能な光モジュールを提供することができる。

（６）前記複数の反射面は、
前記第１の光入出力部と対向するように配置された第１の反射面と、
前記第２の光入出力部と対向するように配置された第２の反射面と、
前記光路上において、前記第１の反射面及び前記第２の反射面との間に配置された第３の反射面と、を有する項目（１）から（５）のうちいずれか一つに記載の光モジュール。

上記構成によれば、レンズモジュールに３つの反射面を設けることで、高い設計自由度を有する光モジュールを提供することが可能となる。

（７）前記第１の光入出力部及び前記第２の光入出力部の各々は、コリメートレンズを有しており、前記第１から第３の反射面の各々は、一様な平坦形状に形成されている項目（６）に記載の光モジュール。

上記構成によれば、比較的製造コストを抑えた構造によって、光の伝送損失を抑えることが可能な光モジュールを提供することができる。

（８）前記第１の光入出力部は、一様な平坦形状に形成され、
前記第１の反射面は、入射光である拡散光を平行光となるように反射し、又は入射光である平行光を集光するように反射するように構成され、
前記２の反射面は、入射光である平行光を集光するように反射し、又は入射光である拡散光を平行光となるように反射するように構成されている項目（６）に記載の光モジュール。

上記構成によれば、光の伝送損失を抑えることが可能な光モジュールを提供することができる。

（９）前記光導波路の光軸及び前記第１の光入出力部は、前記配線基板の厚さ方向の中心又は中心付近に位置する項目（１）から（８）のうちいずれか一つに記載の光モジュール。

上記構成によれば、小型化を実現しつつ、光導波路を曲げずに、光導波路と光素子とを光学的に接続することが可能な光モジュールを提供することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。また、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。

また、本実施形態の説明では、本発明の実施形態の理解を容易にするために、適宜、前後方向、上下方向、左右方向について言及する。尚、これらの方向は、図１に示された光モジュール１に設定された相対的な方向である。従って、図１に示された光モジュール１が所定方向に回転した場合には、それに従って、前後方向、上下方向、左右方向のうち少なくとも一つの方向が変化することに留意が必要である。

ここで、前後方向は、前方向及び後方向を含む方向である。同様に、上下方向は、上方向及び下方向を含む方向であって、左右方向は、左方向及び右方向を含む方向である。尚、特定の方向（ベクトル）を説明する場合には、適宜、上方向、下方向等として明示する。

図１は本実施形態に係る光モジュール１を示す分解斜視図である。図１に示されるように、光モジュール１は、光ケーブル３と、光ケーブル３の端部に取付けられた端末固定部３０と、端末固定部３０から引き出された光ファイバ６の端部を保持する光コネクタ５とを備えている。

また、光モジュール１は、配線基板２４と、配線基板２４を収容する第１ハウジング１６と、配線基板２４と第１ハウジング１６を収容する第２ハウジング１２とを備えている。第１ハウジング１６は、下側ハウジング１６ａと上側ハウジング１６ｂとからなる。

配線基板２４には、レンズモジュール７と、信号処理回路４と、電気コネクタ２２が搭載されている。信号処理回路４は、配線基板２４を介して電気コネクタ２２と電気的に接続されている。また、配線基板２４は、放熱シート２０に搭載されている。

図２は、その長手方向に直交する光ケーブル３の断面図を示している。図２に示されるように、光ケーブル３は、並設された複数（本実施形態では、4本）の光ファイバ６（光導波路）と、複数の光ファイバ６をテープ状に一体化するように覆うテープ樹脂８と、テープ樹脂８を覆う抗張力体１０と、抗張力体１０を覆う外被９とを備えている。

本実施形態では、４本の光ファイバ６が光ケーブル３に設けられている。このうち、２本の光ファイバ６は、光信号を電気コネクタ２２に送信するための送信用光ファイバとして用いられている。残りの２本の光ファイバ６は、電気コネクタ２２からの電気信号に基づいて生成された光信号を受信するための受信用光ファイバとして用いられている。尚、光ファイバ６の本数は４本には限られず、２本以上であればよい。

また、光ファイバ６は、マルチモード用光ファイバである。光ファイバ６は、信号光を伝送するためのコアと、コアを覆うクラッドと、クラッドを覆う被覆樹脂とを備える。コア及びクラッドはガラス製又は樹脂製を採用することができる。例えば、コア及びクラッドが全てガラスからなるＡＦＧ（Ａｌｌ Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ）や、コア及びクラッドが全て樹脂からなるプラスチック光ファイバや、コアがガラスからなり、クラッドが樹脂からなるＨＰＣＦ（Ｈａｒｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｃｌａｄ Ｆｉｂｅｒ）を適宜採用することができる。尚、ＨＰＣＦを採用した場合には、曲げに強い光ファイバを構成することができる。

抗張力体１０は、アラミド等の繊維状の樹脂材料を編み込むことで形成されており、光ケーブル３に引張応力が加わった場合でも伸びにくいように構成されている。また、抗張力体１０によって、光ケーブル３内の光ファイバ６に衝撃が加わることが防止される。外被９は、抗張力体１０を覆うために好適な樹脂で形成されている。

図３は、本実施形態に係る光モジュール１の一部を示す斜視図である。図３に示されるように、レンズモジュール７は、第１の光入出力部５０と一対のガイドピン３６を備えている。

図１及び図３に示されるように、光コネクタ５は、光ファイバ６が挿通される第１の挿通孔（図示せず）を有しており、光ファイバ６が第１の挿通孔に挿入されることで、光ファイバ６は光コネクタ５によって保持される。また、光コネクタ５は、一対のガイドピン３６がそれぞれ挿通される一対の第２の挿通孔（図示せず）をさらに有している。レンズモジュール７のガイドピン３６が光コネクタ５の第２の挿通孔に挿入されることで、光コネクタ５はレンズモジュール７に接続され、第１の光入出力部５０と光ファイバ６が位置合わせされる。このように、ガイドピン３６を介して光コネクタ５がレンズモジュール７に接続されることで、光ファイバ６とレンズモジュール７は光学的に接続される。

図４は、光モジュール１の断面図を示している。図４に示すように、配線基板２４の素子搭載面２４ａ上には、光素子２と、光素子２を駆動するための駆動ＩＣチップ１１が搭載されている。レンズモジュール７は、光素子２と駆動ＩＣチップ１１を覆うように配線基板２４に搭載されており、光ファイバ６と光素子２を光学的に接続する（詳しくは後述する）。

光素子２は、左右方向（図４では紙面に垂直な方向）に並設された受光素子２ａ及び発光素子２ｂを備えている。また、光ファイバ６は、左右方向に並設された送信用光ファイバ６ａ及び受信用光ファイバ６ｂを備えている。本実施形態では、２つの受光素子２ａ、２つの発光素子２ｂ、２つの送信用光ファイバ６ａ、２つの受信用光ファイバ６ｂが設けられている。

また、光素子２、駆動ＩＣチップ１１、信号処理回路４及び電気コネクタ２２は、配線基板２４に設けられた配線パターン（図示せず）を介して互いに電気的に接続されている。

信号処理回路４は、ＣＤＲ装置であって、例えば、電気信号を増幅することで電気信号の波形を成形する機能や複数の電気信号の波形を揃えるイコライザ機能を有する。

発光素子２ｂとしては、例えば、レーザダイオードや面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が用いられる。また、受光素子２ａとしては、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）が用いられる。

電気コネクタ２２は、外部装置（図示せず）との電気的なインタフェース（例えば、ＵＳＢコネクタ）として機能する。外部装置から供給された電気信号は、電気コネクタ２２を通じて信号処理回路４に入力される。信号処理回路４で信号処理された電気信号は、発光素子２ｂによって光信号に変換される。変換された光信号は、レンズモジュール７を介して受信用光ファイバ６ｂに供給される。このように、光モジュール１は、電気信号を光信号に変換するＥ/Ｏ変換機能を有する。

一方、送信用光ファイバ６ａから供給された光信号は、レンズモジュール７を介して受光素子２ａに入力され、受光素子２ａによって電気信号に変換される。変換された電気信号は信号処理回路４で信号処理された後、電気コネクタ２２を通じて外部装置に供給される。このように、光モジュール１は、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換機能を有する。

また、配線基板２４の裏面２４ｃには、放熱シート２０が搭載されている。光素子２、駆動ＩＣチップ１１及び信号処理回路４から発生した熱は、配線基板２４を介して放熱シート２０に伝えられる。放熱シート２０は、金属製の第１ハウジング１６に当接しており、第１ハウジング１６は樹脂製の第２ハウジング１２に収容されている。従って、放熱シート２０に伝えられた熱は、第１ハウジング１６を介して第２ハウジング１２に伝えられたり、第１ハウジング１６及び電気コネクタ２２を介して外部装置側に伝えられたり、又は第１ハウジング１６を介して光ケーブル３側に伝えられる。このように、光素子２、駆動ＩＣチップ１１及び信号処理回路４から発生した熱は、分散して伝えられるため、第２ハウジング１２の温度が過度に高くなることが防止される。
また、図４に示すように、放熱シート２０に加えて、信号処理回路４の上面に放熱シート２５をさらに設けてもよい。

また、図４に示されるように、クリップ４０によって光コネクタ５はレンズモジュール７に固定されている。

次に、図５を参照することで、光モジュール１に使用されるレンズモジュール７の作用を詳しく説明する。図５は、光モジュール１のレンズモジュール７付近を示した一部拡大断面図である。
尚、図５の右側では、光コネクタ５の図示は省略されており、光ファイバ６の先端部が図示されている。尚、光ファイバ６の先端部では、被覆樹脂６Ｊから、コア及びクラッドが剥き出しになっている。

図５に示されるように、本実施形態に係る光モジュール１は、配線基板２４と、配線基板２４の素子搭載面２４ａ上に搭載された光素子２と、光素子２と光学的に接続されたレンズモジュール７と、レンズモジュール７と光学的に接続された光ファイバ６とを備えている。また、レンズモジュール７は、前後方向と直交する第１の面５２と、第１の面５２と異なる方向を向いており、上下方向と直交する第２の面６２とを有する。

さらに、光ファイバ６と対向するように第１の光入出力部５０が第１の面５２に設けられている。一方、光素子２と対向するように第２の光入出力部６０が第２の面６２に設けられている。
また、配線基板２４の素子搭載面２４ａと直交する方向（上下方向）において、光素子２が第１の光入出力部５０と第２の光入出力部６０との間に配置されている。

レンズモジュール７は、第１の光入出力部５０と第２の光入出力部６０との間の光路Ｐ上に配置された第１の反射面５３、第２の反射面５４及び第３の反射面５５をさらに有している。第１の反射面５３、第２の反射面５４及び第３の反射面５５の各々は、光路Ｐ上を伝搬する光の伝搬方向を変更するように構成されている。

第１の反射面５３は、第１の光入出力部５０と対向するように配置されており、第２の反射面５４は、第２の光入出力部６０と対向するように配置されている。また、第３の反射面５５は、光路Ｐ上において、第１の反射面５３と第２の反射面５４との間に配置されている。また、第１の反射面５３、第２の反射面５４及び第３の反射面５５の各々は、一様な平坦形状（平滑面）に形成されている。

上述したように、光ファイバ６は、左右方向（図５では紙面に垂直な方向）に並設された送信用光ファイバ６ａと受信用光ファイバ６ｂをそれぞれ２つ備えており、光素子２は、左右方向に並設された受光素子２ａと発光素子２ｂをそれぞれ２つ備えている。
第１の面５２に設けられた第１の光入出力部５０は、左右方向に並設された第１の光入力部５０ａと第１の光出力部５０ｂをそれぞれ２つ備えている。
第２の面６２に設けられた第２の光入出力部６０は、左右方向に並設された第２の光出力部６０ａと第２の光入力部６０ｂをそれぞれ２つ備えている。

第１の光入出力部５０は、焦点Ｆ１を有するコリメートレンズＬ１を備えている。前後方向において、光ファイバ６の端面６Ｓの位置は、コリメートレンズＬ１の焦点Ｆ１の位置と略一致する。より詳細には、前後方向において、送信用光ファイバ６ａの端面６Ｓの位置は、第１の光入力部５０ａのコリメートレンズＬ１の焦点Ｆ１の位置と略一致しており、受信用光ファイバ６ｂの端面６Ｓの位置は、第１の光出力部５０ｂのコリメートレンズＬ１の焦点Ｆ１の位置と略一致している。

このため、送信用光ファイバ６ａから出射された拡散光は、第１の光入力部５０ａによって平行光に変換される。さらに、第１の光出力部５０ｂから出力された光は、受信用光ファイバ６ｂの端面６Ｓに集光される。

第２の光入出力部６０は、焦点Ｆ２を有するコリメートレンズＬ２を備えている。上下方向において、光素子２の上面の位置は、コリメートレンズＬ２の焦点Ｆ２の位置と略位置する。より詳細には、上下方向において、受光素子２ａの上面（受光面）の位置は、第２の光出力部６０ａのコリメートレンズＬ２の焦点Ｆ２の位置と略位置しており、発光素子２ｂの上面（発光面）の位置は、第２の光入力部６０ｂのコリメートレンズＬ２の焦点Ｆ２の位置と略一致している。

このため、第２の光出力部６０ａから出力された光は、受光素子２ａの受光面に集光される。さらに、発光素子２ｂから出射された拡散光は、第２の光入力部６０ｂによって平行光に変換される。

このように、第１の光入出力部５０にコリメートレンズＬ１を設けると共に、第２の光入出力部６０にコリメートレンズＬ２を設けることで、比較的製造コストを抑えた構造によって、光ファイバ６と光素子２との間の光の伝送損失を抑えることが可能となる。

レンズモジュール７は、駆動ＩＣチップ１１と光素子２を覆うように配線基板２４の素子搭載面２４ａに搭載されている。特に、レンズモジュール７は、素子搭載面２４ａに搭載された搭載部７１を備えている。搭載部７１は、光素子２と駆動ＩＣチップ１１を収容するための中空部Ｓを有しており、中空部Ｓにおいて、第２の光入出力部６０と光素子２が互いに離間するように対向している。

このように、レンズモジュール７が搭載部７１を有するため、レンズモジュール７を配線基板２４に搭載することが可能となり、レンズモジュール７を配線基板２４に実装するための更なる部品が不要となり、光モジュール１の小型化及び部品点数の削減が可能となる。
また、レンズモジュール７は光素子２を収容する中空部Ｓを有するため、レンズモジュール７を安定的に配線基板２４に搭載可能となり、光モジュール１の信頼性を向上させることができる。

さらに、レンズモジュール７は、搭載部７１の一部であって素子搭載面２４ａと略平行な第１の調芯面５７と、配線基板２４の側面２４ｂと略平行な第２の調芯面５８とを有する調芯部５９を備えている。調芯部５９は、素子搭載面２４ａと直交する方向（上下方向）において、第１の光入出力部５０と第２の光入出力部６０との間に配置されている。

このように、レンズモジュール７は、配線基板２４の素子搭載面２４ａと略平行な第１の調芯面５７と、配線基板２４の側面２４ｂと略平行な第２の調芯面５８とを有する。
このため、レンズモジュール７を配線基板２４に搭載する際に、第１の調芯面５７を配線基板２４の素子搭載面２４ａに当接させ、第２の調芯面５８を配線基板２４の側面２４ｂに当接させることで、上下方向及び前後方向における光素子２とレンズモジュール７との間のアライメントを容易に行うことができる（パッシブ調芯）。

また、レンズモジュール７を配線基板２４に搭載した状態で、レンズモジュール７を配線基板２４に対して配線基板２４の側面２４ｂに垂直な方向（前後方向）に移動させることで、光素子２とレンズモジュール７との前後方向におけるアライメントを行うことも可能である（アクティブ調芯）。アクティブ調芯を行う場合には、図５に示されるように、第２の調芯面５８と配線基板２４の側面２４ｂとの間には空隙が形成される。

次に、レンズモジュール７を備えた光モジュール１の作用について説明する。
光路Ｐは、送信用光ファイバ６ａから出力された光信号がレンズモジュール７を介して受光素子２ａに入力される光路Ｐ１と、発光素子２ｂから出力された光信号がレンズモジュール７を介して受信用光ファイバ６ｂに入力される光路Ｐ２を有する。

光モジュール１がＯ／Ｅ変換を行う場合について以下に説明する。

送信用光ファイバ６ａから出射された光（光信号）は、第１の光入力部５０ａに入力されて光路Ｐ１上を伝搬する。このとき、送信用光ファイバ６ａから出射された拡散光は、第１の光入力部５０ａのコリメートレンズＬ１によって平行光に変換される。

光路Ｐ１上を前方向に進む平行光が第１の反射面５３に入射すると、入射光は第１の反射面５３によって上方向に向かうように反射される。第１の反射面５３によって反射され上方向を進む平行光が第３の反射面５５に入射すると、入射光は第３の反射面５５によって前方向に向かうように反射される。第３の反射面５５によって反射され前方向に進む平行光が第２の反射面５４に入射すると、入射光は第２の反射面５４によって下方向に向かうように反射される。その後、第２の反射面５４によって反射された平行光は、第２の光出力部６０ａに到達した後、第２の光出力部６０ａのコリメートレンズＬ２によって受光素子２ａの受光面に集光される。

受光素子２ａに入力された光（光信号）は、受光素子２ａによって電気信号に変換される。変換された電気信号は信号処理回路４で信号処理された後、電気コネクタ２２を通じて外部装置に供給される。このように、光モジュール１によってＯ／Ｅ変換が行われる。

次に、光モジュール１がＥ／Ｏ変換を行う場合について以下に説明する。

外部装置から供給された電気信号は、電気コネクタ２２を通じて信号処理回路４に入力される。信号処理回路４で信号処理された電気信号は、発光素子２ｂによって光信号に変換される。発光素子２ｂから出射された光（光信号）は、第２の光入力部６０ｂに入力されて光路Ｐ２上を伝搬する。このとき、発光素子２ｂから出射された拡散光は、第２の光入力部６０ｂのコリメートレンズＬ２によって平行光に変換される。

光路Ｐ２上を上方向に進む平行光が第２の反射面５４に入射すると、入射光は第２の反射面５４によって後方向に向かうように反射される。第２の反射面５４によって反射され後方向を進む平行光が第３の反射面５５に入射すると、入射光は第３の反射面５５によって下方向に向かうように反射される。第３の反射面５５によって反射され下方向に進む平行光が第１の反射面５３に入射すると、入射光は第１の反射面５３によって後方向に向かうように反射される。

その後、第１の反射面５３によって反射された平行光は、第１の光出力部５０ｂに到達した後、第１の光出力部５０ｂのコリメートレンズＬ１によって受信用光ファイバ６ｂの端面６Ｓに集光される。このように、光モジュール１によってＥ／Ｏ変換が行われる。

また、図４に示されるように、光モジュール１の上下方向におけるサイズを小さくするために、電気コネクタ２２、配線基板２４及び光ケーブル３は、前後方向における各中心軸が一致するように配置されている。
つまり、本実施形態に係る光モジュール１では、光モジュール１の上下方向におけるサイズを小さくするために、図５に示されるように、配線基板２４の厚さ方向（上下方向）の中心を通る中心軸Ａｘと光ファイバ６の光軸Ａｘ２が一致するように、光ファイバ６が配置されている。

尚、本発明の実施形態では、中心軸Ａｘと光ファイバ６の光軸Ａｘ２が必ずしも一致している必要はなく、光ファイバ６の光軸Ａｘ２が配線基板２４の厚さ方向の中心付近を通っていればよい。例えば、上下方向において光軸Ａｘ２が中心軸Ａｘから±０．１ｍｍ以内に位置するように光ファイバ６が配置されていると好ましい。

さらに、第１の入出力部５０は、配線基板２４の中心軸Ａｘ上に位置するように、第１の面５２に設けられている。つまり、第１の光入出力部５０及び光ファイバ６の光軸Ａｘ２は、配線基板２４の厚さ方向の中心又は中心付近に位置する。このため、光ファイバ６の曲げを極力抑えた状態で、光ファイバ６をレンズモジュール７に光学的に接続することが可能となる。
従って、本実施形態では、光モジュール１の小型化を実現しつつ、光ファイバ６の曲げを極力抑えた状態で、光ファイバ６と光素子２とを光学的に接続することが可能となる。

一方、第１の光入出力部５０が配線基板２４の厚さ方向の中心又は中心付近に配置されない場合には、光ファイバ６をレンズモジュール７に光学的に接続する際に、上下方向において光ファイバ６に曲げが発生してしまう。
他方、光ファイバ６の光軸Ａｘ２が配線基板２４の厚さ方向の中心又は中心付近に配置されない場合には、光モジュール１の上下方向におけるサイズが大きくなってしまう。

また、レンズモジュール７では、信号光の伝搬方向を変更させるように構成された反射面５３〜５５が設けられているので、これら反射面５３〜５５の構成に応じて、第１の光入出力部５０の上下方向における形成位置を適宜調整することができる。このようなレンズモジュール７を用いることで、高い設計自由度を有する光モジュール１を提供することができる。

（変形例１）
次に、本実施形態の変形例１に係る光モジュール１ａについて図６を用いて説明する。尚、図６において、図５で説明された構成要素と同じ参照番号を有する構成要素は、図５と同一の構成であるため、その説明を省略する。図６に示すように、変形例１に係る光モジュール１ａは、レンズモジュールが異なる点で本実施形態に係る光モジュール１と異なる。

図６に示されるように、レンズモジュール１７は、前後方向と直交する第１の面１５２と、第１の面１５２と異なる方向を向いており、上下方向と直交する第２の面１６２とを有する。

さらに、光ファイバ６と対向するように第１の光入出力部１５０が第１の面１５２に設けられている。一方、光素子２と対向するように第２の光入出力部１６０が第２の面１６２に設けられている。第１の光入出力部１５０及び第２の光入出力部１６０は、一様な平坦形状に形成されている。

レンズモジュール１７は、第１の光入出力部１５０と第２の光入出力部１６０との間の光路ＰＡ上に配置された第１の反射面１５３、第２の反射面１５４及び第３の反射面１５５をさらに有している。第１の反射面１５３、第２の反射面１５４及び第３の反射面１５５の各々は、光路ＰＡ上を伝搬する光の伝搬方向を変更するように構成されている。

第１の反射面１５３は、第１の光入出力部１５０と対向するように配置されており、第２の反射面１５４は、第２の光入出力部１６０と対向するように配置されている。また、第３の反射面１５５は、光路ＰＡ上において、第１の反射面１５３と第２の反射面１５４との間に配置されている。また、第１の反射面１５３及び第２の反射面１５４は、曲面形状に形成されており、第３の反射面１５５は、一様な平坦形状（平滑面）に形成されている。

第１の反射面１５３は、入射光である拡散光を平行光となるように反射し、又は入射光である平行光を集光するように反射するように構成されている。また、第２の反射面１５４は、入射光である平行光を集光するように反射し、又は入射光である拡散光を平行光となるように反射するように構成されている。

第１の面１５２に設けられた第１の光入出力部１５０は、左右方向に並設された第１の光入力部１５０ａと第１の光出力部１５０ｂをそれぞれ２つ備えている。
第２の面１６２に設けられた第２の光入出力部１６０は、左右方向に並設された第２の光出力部１６０ａと第２の光入力部１６０ｂをそれぞれ２つ備えている。

次に、レンズモジュール１７を備えた光モジュール１ａの作用について説明する。
光路ＰＡは、送信用光ファイバ６ａから出力された光信号がレンズモジュール１７を介して受光素子２ａに入力される光路ＰＡ１と、発光素子２ｂから出力された光信号がレンズモジュール１７を介して受信用光ファイバ６ｂに入力される光路ＰＡ２を有する。

光モジュール１がＯ／Ｅ変換を行う場合について以下に説明する。

送信用光ファイバ６ａから出射された拡散光（光信号）は、第１の光入力部１５０ａに入力されて光路ＰＡ１上を伝搬する。光路ＰＡ１上を前方向に進む拡散光が第１の反射面１５３に入射すると、入射光は第１の反射面１５３によって上方向に向かうように反射されると共に、第１の反射面１５３によって平行光に変換される。第１の反射面１５３によって反射され上方向を進む平行光が第３の反射面１５５に入射すると、入射光は第３の反射光１５５によって前方向に向かうように反射される。第３の反射面１５５によって反射され前方向に進む平行光が第２の反射面１５４に入射すると、入射光は第２の反射面１５４によって下方向に向かうように反射されると共に、第２の反射面１５４によって受光素子２ａの受光面に集光される。

次に、光モジュール１がＥ／Ｏ変換を行う場合について以下に説明する。

外部装置から供給された電気信号は、発光素子２ｂによって光信号に変換される。発光素子２ｂから出射された光（光信号）は、第２の光入力部１６０ｂに入力されて光路ＰＡ２上を伝搬する。

光路ＰＡ２上を上方向に進む拡散光が第２の反射面１５４に入射すると、入射光は第２の反射面１５４によって後方向に向かうように反射されると共に、第２の反射面１５４によって平行光に変換される。第２の反射面１５４によって反射され後方向を進む平行光が第３の反射面１５５に入射すると、入射光は第３の反射面１５５によって下方向に向かうように反射される。第３の反射面１５５によって反射され下方向に進む平行光が第１の反射面１５３に入射すると、入射光は第１の反射面１５３によって後方向に向かうように反射されると共に、第１の反射面１５３によって受信用光ファイバ６ｂの端面６Ｓに集光される。

尚、レンズモジュール１７では、第１の光入出力部１５０が一様な平坦面に形成されているので、第１の光入力部１５０ａと送信用光ファイバ６ａの端面６Ｓを接触させた状態では、第１の光入出力部１５０と送信用光ファイバ６ａの端面６Ｓとの間には空隙が形成されない。従って、両者の間に空隙が形成されている場合に比べて、第１の光入力部１５０ａに光を入力する際に生じるフレネル反射の影響を低減することができる。つまり、送信用光ファイバ６ａとレンズモジュール１７との間の屈折率差は、空気とレンズモジュール１７との間の屈折率差よりも小さいため、屈折率差に起因するフレネル反射の影響を低減できる。

同様に、第１の光出力部１５０ｂと受信用光ファイバ６ｂの端面６Ｓを接触させた状態では、第１の光出力部１５０ｂと受信用光ファイバ６ｂの端面６Ｓとの間には空隙が形成されない。従って、両者の間に空隙が形成されている場合に比べて、受信用光ファイバ６ｂに光を入力する際に生じるフレネル反射の影響を低減することができる。つまり、受信用光ファイバ６ｂとレンズモジュール１７との間の屈折率差は、受信用光ファイバ６ｂと空気との間の屈折率差よりも小さいため、屈折率差に起因するフレネル反射の影響を低減できる。

このように、レンズモジュール１７を用いることで、光ファイバ６と光素子２との間の光の伝送損失を低減することが可能な光モジュール１ａを提供することができる。

また、配線基板２４の厚さ方向（上下方向）の中心を通る中心軸Ａｘと光ファイバ６の光軸Ａｘ２が一致すると共に、第１の入出力部１５０は、配線基板２４の中心軸Ａｘ上に位置するように、第１の面１５２に設けられている。
つまり、第１の光入出力部１５０及び光ファイバ６の光軸Ａｘ２は、配線基板２４の厚さ方向の中心又は中心付近に位置する。このため、光ファイバ６の曲げを極力抑えた状態で、光ファイバ６をレンズモジュール１７に光学的に接続することが可能となる。
従って、本実施形態の変形例１によれば、光モジュール１ａの小型化を実現しつつ、光ファイバ６の曲げを極力抑えた状態で、光ファイバ６と光素子２とを光学的に接続することが可能となる。

また、レンズモジュール１７では、信号光の伝搬方向を変更させるように構成された反射面１５３〜１５５が設けられているので、これら反射面１５３〜１５５の構成に応じて、第１の光入出力部１５０の上下方向における形成位置を適宜調整することができる。このようなレンズモジュール１７を用いることで、高い設計自由度を有する光モジュール１ａを提供することができる。

（変形例２）
次に、本実施形態の変形例２に係る光モジュール１ｂについて図７を用いて説明する。尚、図７において、図５で説明された構成要素と同じ参照番号を有する構成要素は、図５と同一の構成であるため、その説明を省略する。図７に示すように、変形例２に係る光モジュール１ｂは、レンズモジュールが異なる点で本実施形態に係る光モジュール１と異なる。

図７に示されるように、レンズモジュール２７は、前後方向と直交する第１の面２５２と、第１の面２５２と異なる方向を向いており、上下方向と直交する第２の面２６２とを有する。

さらに、光ファイバ６と対向するように第１の光入出力部２５０が第１の面２５２に設けられている。一方、光素子２と対向するように第２の光入出力部２６０が第２の面２６２に設けられている。

レンズモジュール２７は、第１の光入出力部２５０と第２の光入出力部２６０との間の光路ＰＢ上に配置された第１の反射面２５３と第２の反射面２５４を有している。第１の反射面２５３、第２の反射面２５４の各々は、光路ＰＢ上を伝搬する光の伝搬方向を変更するように構成されている。

第１の反射面２５３は、第１の光入出力部２５０と対向するように配置されており、第２の反射面２５４は、第２の光入出力部２６０と対向するように配置されている。また、第１の反射面２５３及び第２の反射面２５４は、一様な平坦形状（平滑面）に形成されている。

第１の面２５２に設けられた第１の光入出力部２５０は、左右方向に並設された第１の光入力部２５０ａと第１の光出力部２５０ｂをそれぞれ２つ備えている。
第２の面２６２に設けられた第２の光入出力部２６０は、左右方向に並設された第２の光出力部２６０ａと第２の光入力部２６０ｂをそれぞれ２つ備えている。

次に、レンズモジュール２７を備えた光モジュール１ｂの作用について説明する。
光路ＰＢは、送信用光ファイバ６ａから出力された光信号がレンズモジュール２７を介して受光素子２ａに入力される光路ＰＢ１と、発光素子２ｂから出力された光信号がレンズモジュール２７を介して受信用光ファイバ６ｂに入力される光路ＰＢ２を有する。

光モジュール１ｂがＯ／Ｅ変換を行う場合について以下に説明する。

送信用光ファイバ６ａから出射された光（光信号）は、第１の光入力部２５０ａに入力されて光路ＰＢ１上を伝搬する。このとき、送信用光ファイバ６ａから出射された拡散光は、第１の光入力部２５０ａのコリメートレンズＬ１１によって平行光に変換される。

光路ＰＢ１上を前方向に進む平行光が第１の反射面２５３に入射すると、入射光は第１の反射面２５３によって上前方向（上方向且つ前方向）に向かうように反射される。第１の反射面２５３によって反射された平行光が第２の反射面２５４に入射すると、入射光は第２の反射面２５４によって下前方向（下方向且つ前方向）に向かうように反射される。その後、第２の反射面５４によって反射された平行光は、第２の光出力部６０ａに到達した後、第２の光出力部６０ａのコリメートレンズＬ１２によって受光素子２ａの受光面に集光される。

次に、光モジュール１ｂがＥ／Ｏ変換を行う場合について以下に説明する。

外部装置から供給された電気信号は、発光素子２ｂによって光信号に変換される。発光素子２ｂから出射された光（光信号）は、第２の光入力部２６０ｂに入力されて光路ＰＢ２上を伝搬する。このとき、発光素子２ｂから出射された拡散光は、第２の光入力部２６０ｂのコリメートレンズＬ１２によって平行光に変換される。

光路ＰＢ２上を上後方向（上方向且つ後方向）に進む平行光が第２の反射面２５４に入射すると、入射光は第２の反射面２５４によって下後方向（下方向且つ後方向）に向かうように反射される。第２の反射面２５４によって反射された平行光が第１の反射面２５３に入射すると、入射光は第１の反射面２５３によって後方向に向かうように反射されると共に、第１の反射面２５３によって受信用光ファイバ６ｂの端面６Ｓに集光される。

また、配線基板２４の厚さ方向（上下方向）の中心を通る中心軸Ａｘと光ファイバ６の光軸Ａｘ２が一致すると共に、第１の光入出力部２５０は、配線基板２４の中心軸Ａｘ上に位置するように、第１の面２５２に設けられている。
つまり、第１の光入出力部２５０及び光ファイバ６の光軸Ａｘ２は、配線基板２４の厚さ方向の中心又は中心付近に位置する。このため、光ファイバ６の曲げを極力抑えた状態で、光ファイバ６をレンズモジュール２７に光学的に接続することが可能となる。
従って、本実施形態の変形例２によれば、光モジュール１ｂの小型化を実現しつつ、光ファイバ６の曲げを極力抑えた状態で、光ファイバ６と光素子２とを光学的に接続することが可能となる。

また、レンズモジュール２７では、信号光の伝搬方向を変更させるように構成された反射面２５３、２５４が設けられているので、これら反射面２５３、２５４の構成に応じて、第１の光入出力部２５０の上下方向における形成位置を適宜調整することができる。このようなレンズモジュール２７を用いることで、高い設計自由度を有する光モジュール１ｂを提供することができる。

以上本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

１，１ａ，１ｂ：光モジュール
２：光素子
２ａ：受光素子
２ｂ：発光素子
３：光ケーブル
４：信号処理回路
５：光コネクタ
６：光ファイバ
６ａ：送信用光ファイバ
６ｂ：受信用光ファイバ
６Ｊ：被覆樹脂
６Ｓ：端面
７：レンズモジュール
８：テープ樹脂
９：外被
１０：抗張力体
１１：駆動ＩＣチップ
１２：第２ハウジング
１６：第１ハウジング
１６ａ：下側ハウジング
１６ｂ：上側ハウジング
１７：レンズモジュール
２０：放熱シート
２２：電気コネクタ
２４：配線基板
２４ａ：素子搭載面
２４ｂ：側面
２４ｃ：裏面
２５：放熱シート
２７：レンズモジュール
３０：端末固定部
３６：ガイドピン
４０：クリップ
５０：第１の光入出力部
５０ａ：第１の光入力部
５０ｂ：第１の光出力部
５２：第１の面
５３：第１の反射面
５４：第２の反射面
５５：第３の反射面
５７：第１の調芯面
５８：第２の調芯面
５９：調芯部
６０：第２の光入出力部
６０ａ：第２の光出力部
６０ｂ：第２の光入力部
６２：第２の面
７１：搭載部

Claims (8)

1. 配線基板と、
   前記配線基板の素子搭載面上に搭載された光素子と、
   前記光素子と光学的に接続されたレンズモジュールと、
   前記レンズモジュールと光学的に接続された光導波路と、を備え、
   前記レンズモジュールは、
   第１の面と、
   前記第１の面と異なる方向を向いた第２の面と、
   前記光導波路と対向するように前記第１の面に設けられた第１の光入出力部と、
   前記光素子と対向するように前記第２の面に設けられた第２の光入出力部と、
   前記第１の光入出力部と前記第２の光入出力部との間の光路上に配置された複数の反射面と、
   前記配線基板の素子搭載面に搭載された搭載部と、
   を備え、
   前記複数の反射面の各々は、前記光路上を伝搬する光の伝搬方向を変更するように構成され、
   前記第２の光入出力部と前記光素子が互いに離間するように対向し、
   前記素子搭載面と直交する方向において、前記光素子は、前記第１の光入出力部と前記第２の光入出力部との間に配置される、
   光モジュール。
2. 前記搭載部は、前記光素子を収容するための中空部を有しており、
   前記中空部において、前記第２の光入出力部と前記光素子が互いに離間するように対向する請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記レンズモジュールは、前記搭載部の一部であって前記素子搭載面と略平行な第１の調芯面と、前記配線基板の側面と略平行な第２の調芯面と、を有する調芯部をさらに備えており、
   前記調芯部は、前記素子搭載面と直交する方向において、前記第１の光入出力部と前記第２の光入出力部との間に配置される請求項２に記載の光モジュール。
4. 配線基板と、
   前記配線基板の素子搭載面上に搭載された光素子と、
   前記光素子と光学的に接続されたレンズモジュールと、
   前記レンズモジュールと光学的に接続された光導波路と、を備え、
   前記レンズモジュールは、
   第１の面と、
   前記第１の面と異なる方向を向いた第２の面と、
   前記光導波路と対向するように前記第１の面に設けられた第１の光入出力部と、
   前記光素子と対向するように前記第２の面に設けられた第２の光入出力部と、
   前記第１の光入出力部と前記第２の光入出力部との間の光路上に配置された複数の反射面と、
   前記配線基板の素子搭載面に搭載された搭載部と、
   を備え、
   前記複数の反射面の各々は、前記光路上を伝搬する光の伝搬方向を変更するように構成され、
   前記第２の光入出力部と前記光素子が互いに離間するように対向し、
   前記搭載部は、前記光素子を収容するための中空部を有しており、
   前記中空部において、前記第２の光入出力部と前記光素子が互いに離間するように対向し、
   前記レンズモジュールは、前記搭載部の一部であって前記素子搭載面と略平行な第１の調芯面と、前記配線基板の側面と略平行な第２の調芯面と、を有する調芯部をさらに備え、
   前記調芯部は、前記素子搭載面と直交する方向において、前記第１の光入出力部と前記第２の光入出力部との間に配置される、
   光モジュール。
5. 前記複数の反射面は、
   前記第１の光入出力部と対向するように配置された第１の反射面と、
   前記第２の光入出力部と対向するように配置された第２の反射面と、
   前記光路上において、前記第１の反射面及び前記第２の反射面との間に配置された第３の反射面と、を有する請求項１から請求項４のうちいずれか一つに記載の光モジュール。
6. 前記第１の光入出力部及び前記第２の光入出力部の各々は、コリメートレンズを有しており、
   前記第１から第３の反射面の各々は、一様な平坦形状に形成されている請求項５に記載の光モジュール。
7. 前記第１の光入出力部は、一様な平坦形状に形成され、
   前記第１の反射面は、入射光である拡散光を平行光となるように反射し、又は入射光である平行光を集光するように反射するように構成され、
   前記第２の反射面は、入射光である平行光を集光するように反射し、又は入射光である拡散光を平行光となるように反射するように構成されている請求項５に記載の光モジュール。
8. 前記光導波路の光軸は、前記配線基板の厚さ方向の中心に対して０．１ｍｍ以下の距離に位置する請求項１から請求項７のうちいずれか一つに記載の光モジュール。

Images