JP6089354B2 - レンズアレイおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズアレイおよびその製造方法に係り、特に、複数の発光素子と光伝送体の端面とを光学的に結合するのに好適なレンズアレイおよびその製造方法に関する。

近年、システム装置内または装置間もしくは光モジュール間において信号を高速に伝送する技術として、いわゆる光インターコネクションの適用が広まっている。ここで、光インターコネクションとは、光部品をあたかも電気部品のように扱って、パソコン、車両または光トランシーバなどに用いられるマザーボードや回路基板等に実装する技術をいう。

このような光インターコネクションに用いられる光モジュールには、例えば、メディアコンバータやスイッチングハブの内部接続、光トランシーバ、医療機器、テスト装置、ビデオシステム、高速コンピュータクラスタなどの装置内や装置間の部品接続等の様々な用途がある。

そして、この種の光モジュールに適用される光学部品としては、マルチチャンネルの光通信をコンパクトな構成で実現するのに有効なものとして、複数の小径のレンズが整列配置されたレンズアレイの需要が益々高まりつつある。

ここで、レンズアレイは、従来から、複数の発光素子（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を備えた光電変換装置が取り付け可能とされるとともに、光伝送体としての複数の光ファイバが取り付け可能とされていた。

そして、レンズアレイは、このように光電変換装置と複数の光ファイバとの間に配置された状態で、光電変換装置の各発光素子から出射された光を、各光ファイバの端面に光学的に結合させることにより、マルチチャンネルの光送信を行うことが可能とされていた。

また、光電変換装置の中には、発光素子の出力特性を安定させるべく、発光素子から出射された光（特に、強度もしくは光量）をモニタ（監視）するためのモニタ用の受光素子を備えたものもあり、このような光電変換装置に対応するレンズアレイは、発光素子から出射された光の一部を、モニタ光としてモニタ用の受光素子側に反射させるようになっていた。

このようなモニタ光を発生させる反射機能を備えたレンズアレイとしては、これまでも、本出願人によって、例えば、特許文献１に示すような提案がなされている。

特開２０１１−１３３８０７号公報

特許文献１に記載のレンズアレイは、樹脂材料からなるレンズアレイ本体の凹部内に、反射／透過層がコーティングされたプリズムを透光性の接着剤を介して接着することによって構成されており、このレンズアレイによれば、発光素子から出射された光を反射／透過層においてファイバ結合光（透過光）とモニタ光（反射光）とに分光することによって、モニタ光を確実に得ることができる。

本発明者は、このような特許文献１に記載のレンズアレイの利点を更に向上させるべく鋭意研究を行った結果、光学特性を確保した状態でプリズムを接着すべき接着剤が、発光素子の光の光路上に光学特性を損ねる異物として形成されてしまうことを防止するのに好適な本発明をなすに至った。

本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、小型化および多チャンネル化に対応しつつモニタ光を効率的に得ることができるとともに、歩留まりの向上および取り扱い性の簡便化を図ることができるレンズアレイおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係るレンズアレイの特徴は、複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも１つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも１つの受光素子が形成された光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記複数の発光素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、レンズアレイ本体における前記光電変換装置側の第１の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第１のレンズ面と、前記第１の面に前記整列方向に直交する方向において隣位する前記レンズアレイ本体における前記光伝送体側の第２の面に、前記整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第２のレンズ面と、前記第１の面における前記複数の第１のレンズ面に対して前記第２の面側の位置に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる少なくとも１つの第３のレンズ面と、前記レンズアレイ本体における前記第１の面と反対側の第３の面に前記複数の第１のレンズ面に対向するように凹入形成された凹部の内斜面であって、前記複数の第１のレンズ面に対向するように形成され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を前記複数の第２のレンズ面側に向けて全反射させる全反射面と、前記第３の面における前記全反射面が形成されている前記凹部の前記第２の面側の隣の位置であって前記第３のレンズ面に対向する位置に、前記複数の第１のレンズ面と前記複数の第２のレンズ面とを結ぶ光路上に位置するように凹入形成されたプリズム配置用凹部と、このプリズム配置用凹部内に配置され、前記複数の第２のレンズ面側に向かって進行する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、このプリズムにおける前記複数の発光素子ごとの光の入射面上に配置され、前記全反射面によって全反射された前記複数の発光素子ごとの光を、所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに所定の透過率で前記第２のレンズ面側に透過させ、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させる反射／透過層と、前記プリズム配置用凹部と前記プリズムとの間に充填され、前記プリズムを前記プリズム配置用凹部内に接着する透光性の接着剤と、前記第３の面に、前記プリズム配置用凹部に対して前記整列方向の一方において連通されるとともに、前記複数の発光素子ごとの光の光路上から逸脱するように凹入形成され、前記プリズムの接着時における前記プリズム配置用凹部と前記プリズムとの間の前記複数の発光素子ごとの光の光路上への前記接着剤の気泡の滞留を防止するための第１の気泡滞留防止用凹部と、前記第３の面に、前記プリズム配置用凹部に対して前記整列方向の他方において連通されるとともに、前記複数の発光素子ごとの光の光路上から逸脱するように凹入形成され、前記接着剤の気泡の滞留を防止するための第２の気泡滞留防止用凹部と、前記第３の面に、前記プリズム配置用凹部、前記第１の気泡滞留防止用凹部および前記第２の気泡滞留防止用凹部のそれぞれの開口を包囲するように凹入形成されるとともに前記全反射面が形成されている凹部の開口に到達しない形状に形成され、前記プリズムの接着時における前記接着剤の前記全反射面上への流入を防止するための接着剤流入防止用凹縁部とを備えた点にある。

また、請求項２に係るレンズアレイの製造方法の特徴は、請求項１に記載のプリズム配置用凹部内に、請求項１に記載のプリズムを請求項１に記載の接着剤を介して接着することによって、請求項１に記載のレンズアレイを製造する点にある。

そして、これらの請求項１および２に係る発明によれば、プリズムを接着剤によってプリズム配置用凹部内に接着する際に、第１の気泡滞留防止用凹部および第２の気泡滞留防止用凹部によって、プリズム配置用凹部とプリズムとの間の複数の発光素子ごとの光の光路上への接着剤の気泡の滞留を防止することができるとともに、接着剤流入防止用凹縁部によって、接着剤の全反射面上への流入を防止することができるので、接着剤が発光素子の光の光路上に光学特性を損ねる異物として形成されることを容易に回避することができる。また、余分な接着剤が第１の気泡滞留防止用凹部内、第２の気泡滞留防止用凹部内に流れ込むことができるように構成されていることによって、収縮率が大きな接着剤を使用することもできるので、接着剤の選択に課される制約を緩和することができる。

さらに、請求項３に係るレンズアレイの製造方法の特徴は、請求項２において、更に、前記プリズム配置用凹部内に前記プリズムを配置した状態で、前記接着剤を、請求項１に記載の第１の気泡滞留防止用凹部および第２の気泡滞留防止用凹部の一方から注入して他方に向かって流動させながら、前記プリズム配置用凹部と前記プリズムとの間に充填させる点にある。

そして、この請求項３に係る発明によれば、プリズム配置用凹部内に、接着剤に先立ってプリズムを配置する場合に、一方の気泡滞留防止用凹部を接着剤の注入口として利用し、他方の気泡滞留防止用凹部を接着剤の気泡の追い出し場所として利用することができるので、接着剤の充填を容易に行うことができるとともに、注入時における接着剤の流動を利用して気泡の滞留を効率良く防止することができる。

さらにまた、請求項４に係るレンズアレイの製造方法の特徴は、請求項２において、更に、前記プリズム配置用凹部内に前記接着剤を配置した状態で、前記プリズムを前記プリズム配置用凹部内に配置することによって、前記接着剤を、前記第１の気泡滞留防止用凹部および第２の気泡滞留防止用凹部に向かって流動させながら、前記プリズム配置用凹部と前記プリズムとの間に充填させる点にある。

そして、この請求項４に係る発明によれば、プリズム配置用凹部内に、接着剤の後にプリズムを配置する場合に、プリズム配置時における接着剤の流動を利用して、接着剤の気泡を第１の気泡滞留防止用凹部および第２の気泡滞留防止用凹部の双方に効率良く追い出すことができる。

本発明によれば、小型化および多チャンネル化に対応しつつモニタ光を効率的に得ることができるとともに、歩留まりの向上および取り扱い性の簡便化を図ることができる。

本発明に係るレンズアレイの実施形態を示す縦断面図（図２のＡ−Ａ断面図） 図１のレンズアレイにおけるレンズアレイ本体の平面図 図１のレンズアレイにおけるレンズアレイ本体の左側面図 図１のレンズアレイにおけるレンズアレイ本体の下面図 図２のＢ−Ｂ断面図 レンズアレイの縦断面形状の第１の変形例を示す構成図 レンズアレイの縦断面形状の第２の変形例を示す構成図 レンズアレイの縦断面形状の第３の変形例を示す構成図 実施例１における第１の本発明品を示す概略平面図 実施例１における第２の本発明品を示す概略平面図 実施例１における第３の本発明品を示す概略平面図 実施例１における従来品を示す概略平面図 実施例１における第１の変形例を示す概略平面図 実施例１における第２の変形例を示す概略平面図 実施例１における第３の変形例を示す概略平面図 実施例２における第１の本発明品を示す概略横断面図 実施例２における第２の本発明品を示す概略横断面図 実施例２における第３の本発明品を示す概略横断面図 実施例２における従来品を示す概略横断面図 実施例２における第１の変形例を示す概略横断面図 実施例２における第２の変形例を示す概略横断面図

以下、本発明に係るレンズアレイおよびその製造方法の実施形態について、図１〜図２１を参照して説明する。

図１は、本実施形態におけるレンズアレイ１の縦断面図（図２のＡ−Ａ断面図）を、これを備えた光モジュール２の概要とともに示したものである。また、図２は、図１に示すレンズアレイ１における後述するレンズアレイ本体４の平面図である。さらに、図３は、図１に示すレンズアレイ１におけるレンズアレイ本体４の左側面図である。さらにまた、図４は、図１に示すレンズアレイ１におけるレンズアレイ本体４の下面図である。

図１に示すように、本実施形態におけるレンズアレイ１は、光電変換装置３と、光伝送体としての光ファイバ５との間に配置されるようになっている。

ここで、光電変換装置３は、半導体基板６におけるレンズアレイ１に臨む面に、この面に対して垂直方向（図１における上方向）にレーザ光Ｌを出射（発光）する複数の発光素子７を有しており、これらの発光素子７は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を構成している。なお、図１において、各発光素子７は、図１における紙面垂直方向に沿って整列形成されている。また、光電変換装置３は、半導体基板６におけるレンズアレイ１に臨む面であって、各発光素子７に対する図１の左部近傍位置に、各発光素子７からそれぞれ出射されたレーザ光Ｌの出力（例えば、強度や光量）をモニタするためのモニタ光Ｍを受光する発光素子７と同数の複数の受光素子８を有している。なお、受光素子８は、発光素子７と同方向に整列形成されており、互いに対応する素子７，８同士の間で、整列方向における位置が互いに一致している。すなわち、受光素子８は、発光素子７と同一ピッチで形成されている。この受光素子８は、フォトディテクタであってもよい。さらに、図示はしないが、光電変換装置３には、受光素子８によって受光されたモニタ光Ｍの強度や光量に基づいて発光素子７から発光されるレーザ光Ｌの出力を制御する制御回路が接続されている。このような光電変換装置３は、例えば、半導体基板６におけるレンズアレイ１への当接面をレンズアレイ１に当接させるようにして、レンズアレイ１に対して対向配置されるようになっている。そして、この光電変換装置３は、公知の固定手段によってレンズアレイ１に取り付けられるようになっている。

また、本実施形態における光ファイバ５は、発光素子７および受光素子８と同数配設されており、図１において、各光ファイバ５は、図１における紙面垂直方向に沿って整列形成されている。また、光ファイバ５は、発光素子７と同一ピッチで整列されている。各光ファイバ５は、その端面５ａ側の部位が多芯一括型のコネクタ１０内に保持された状態で公知の固定手段によってレンズアレイ１に取り付けられるようになっている。

そして、レンズアレイ１は、このような光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置された状態で、各発光素子７と各光ファイバ５の端面５ａとを光学的に結合させるようになっている。

このレンズアレイ１についてさらに詳述すると、図１に示すように、レンズアレイ１は、透光性の樹脂材料（例えば、ポリエーテルイミド等）からなるレンズアレイ本体４を有しており、このレンズアレイ本体４は、略直方体形状の板状に形成されている。

図１および図４に示すように、レンズアレイ本体４は、これの第１の面としての光電変換素装置３が取り付けられる図１の下端面４ａに、発光素子７と同数の複数（１２個）の平面円形状の第１のレンズ面（図１においては凸レンズ面）１１を有している。なお、図１に示すように、下端面４ａにおける各第１のレンズ面１１が形成された領域（以下、第１のレンズ形成領域と称する）４ａ’は、下端面４ａにおける第１のレンズ形成領域４ａ’の外側の領域よりも上方に凹入されたザグリ面となっているが、これら第１のレンズ形成領域４ａ’と外側の領域とは、互いに平行な平面に形成されている。図１に示すように、複数の第１のレンズ面１１は、発光素子７に対応する所定の整列方向（図１における紙面垂直方向、図４における縦方向）に整列するように形成されている。また、各第１のレンズ面１１は、発光素子７と同一ピッチで形成されている。さらに、図１に示すように、各第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）は、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７から発光されるレーザ光Ｌの中心軸に一致している。

このような各第１のレンズ面１１には、図１に示すように、各第１のレンズ面１１にそれぞれ対応する各発光素子７ごとに出射されたレーザ光Ｌが入射する。そして、各第１のレンズ面１１は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、レンズ面１１のパワーに応じた方向に屈折（例えば、コリメート）させた上でレンズアレイ本体４の内部へと進行させる。

また、図１および図３に示すように、レンズアレイ本体４は、これの第２の面としての光ファイバ５が取り付けられる図１の左端面４ｂ（平面）に、第１のレンズ面１１と同数の複数の第２のレンズ面（図１においては凸レンズ面）１２を有している。なお、図１に示すように、左端面４ｂにおける各第２のレンズ面１２が形成された領域（以下、第２のレンズ形成領域と称する）４ｂ’は、左端面４ｂにおける第２のレンズ形成領域４ｂ’の外側の領域よりも右方に凹入されたザグリ面となっているが、これら第２のレンズ形成領域４ｂ’と外側の領域とは、互いに平行な平面に形成されている。また、図１から分かるように、左端面４ｂは、下端面４ａに対して第１のレンズ面１１の整列方向（以下、レンズ整列方向と称する）に直交する方向において隣接している。図１に示すように、複数の第２のレンズ面１２は、レンズ整列方向と同方向に整列するように形成されている。各第２のレンズ面１２は、第１のレンズ面１１と同一ピッチで形成されている。なお、各第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）は、各第２のレンズ面１２に対応する各光ファイバ５の端面５ａの中心軸と同軸上に位置されていることが望ましい。

このような各第２のレンズ面１２には、図１に示すように、各第２のレンズ面１２に対応する各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射してレンズアレイ本体４の内部の光路を進行してきた各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが、その中心軸を各第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）と一致させた状態でそれぞれ入射する。そして、各第２のレンズ面１２は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、各第２のレンズ面１２に対応する各光ファイバ５の端面５ａに向けてそれぞれ出射させる。

このようにして、各発光素子７と各光ファイバ５の端面５ａとが各第１のレンズ面１１および各第２のレンズ面１２を介して光学的に結合されるようになっている。

さらに、図１および図４に示すように、第１のレンズ形成領域４ａ’における第１のレンズ面１１に対する左方近傍位置には、受光素子８と同数（本実施形態においては、発光素子７、光ファイバ５、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２とも同数）の第３のレンズ面１３が形成されている。各第３のレンズ面１３は、受光素子８に対応する所定の整列方向すなわちレンズ整列方向と同方向に整列するように形成されている。また、各第３のレンズ面１３は、各受光素子８と同一ピッチで形成されている。なお、各第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）は、各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各受光素子８の受光面の中心軸に一致することが望ましい。

このような各第３のレンズ面１３には、図１に示すように、レンズアレイ本体４の内部側から各第３のレンズ面１３にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍが入射する。そして、各第３のレンズ面１３は、入射した各発光素子７ごとのモニタ光Ｍを、各第３のレンズ面１３に対応する各受光素子８に向けてそれぞれ出射させる。

さらにまた、図１および図２に示すように、レンズアレイ本体４は、第３の面としての図１の上端面４ｃ（下端面４ａと反対側の面）における各第１のレンズ面１１に対向する位置に、全反射面１４を有している。なお、図１に示すように、上端面４ｃは、下端面４ａに対して平行に形成されている。また、図１に示すように、全反射面１４は、上端面４ｃに凹入形成された縦断面略五角形状の凹部１５の内斜面１４からなる。すなわち、図１に示すように、全反射面１４は、その上端部がその下端部よりも図１における左側（後述するプリズム配置用凹部１６側）に位置するような傾斜面に形成されている。この全反射面１４は、第１のレンズ面１１と後述するプリズム配置用凹部１６の右内側面１６ａとの間の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路上に配置されている。なお、全反射面１４の傾斜角は、下端面４ａを基準（０°）として図１における時計回りに４５°であることが望ましい。

このような全反射面１４には、図１に示すように、各第１のレンズ面１１にそれぞれ入射した後の各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが、図１における下方から臨界角よりも大きな入射角で入射する。そして、全反射面１４は、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、各第２のレンズ面１２側となる図１における左側に向かって全反射させる。

また、図１および図２に示すように、レンズアレイ本体４の上端面４ｃにおける全反射面１４に対する左方（左端面４ｂ側）位置であって、各第３のレンズ面１３に対向する位置には、縦断面形状が矩形状とされるとともに平面形状がレンズ整列方向に長尺な矩形状とされたプリズム配置用凹部１６が凹入形成されている。このプリズム配置用凹部１６の深さは、少なくとも各第１のレンズ面１１と各第２のレンズ面１２とを結ぶ光路上に位置する深さに形成されている。また、プリズム配置用凹部１６は、レンズアレイ本体４よりもレンズ整列方向の幅が小さい。

ここで、図１に示すように、プリズム配置用凹部１６の内面の一部をなす右内側面１６ａは、第２のレンズ形成領域４ｂ’に平行に形成されている。この右内側面１６ａには、図１に示すように、全反射面１４によって全反射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが垂直入射する。

また、図１に示すように、プリズム配置用凹部１６の内面の一部をなす左内側面１６ｂも、第２のレンズ形成領域４ｂ’に平行に形成されている。この左内側面１６ｂには、図１に示すように、右内側面１６ａに入射した後に各第２のレンズ面１２側に向かって進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが垂直入射する。そして、左内側面１６ｂは、入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを垂直に透過させる。

さらに、図１に示すように、プリズム配置用凹部１６がなす空間内には、各第２のレンズ面１２側に向かって進行する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路を形成するための透光性材料からなる縦断面略五角形状のプリズム１８が配置されている。なお、プリズム１８の上部には、板状の鍔部１９が一体形成されているが、この鍔部１９は、小型のプリズム１８の取り扱い（プリズム配置用凹部１６内への配置）やプリズム配置用凹部１６内への異物（埃等）の混入防止等の便宜のために設けられている。

ここで、図１に示すように、プリズム１８は、プリズム配置用凹部１６の右内側面１６ａに左方から臨む位置に、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの入射面１８ａを有している。この入射面１８ａは、図１に示すように、その下端部がその上端部よりも左側に位置するような傾斜面に形成されている。なお、入射面１８ａの傾斜角は、下端面４ａを基準として図１の反時計回りに４５°であることが望ましい。

また、図１に示すように、プリズム１８は、入射面１８ａに左方において対向する位置に、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの出射面１８ｂを有している。この出射面１８ｂは、図１に示すように、第２のレンズ形成領域４ｂ’に平行に形成されているとともに、プリズム配置用凹部１６の左内側面１６ｂに密接配置されている。

さらに、図１に示すように入射面１８ａの下端部と出射面１８ｂの下端部との間に接続されたプリズム１８の底面１８ｃは、プリズム配置用凹部１６の内底面１６ｃに接触している。

このようなプリズム１８は、入射面１８ａから入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、出射面１８ｂから垂直に出射させるようになっている。

さらに、図１に示すように、プリズム１８の入射面１８ａ上には、厚みが薄い反射／透過層１７が配置されている。

さらにまた、図１に示すように、プリズム配置用凹部１６とプリズム１８との間の空間には、プリズム１８との屈折率差が所定値（例えば、０．０５）以下とされた透光性の接着剤２０が充填されており、この接着剤２０によって、プリズム１８がプリズム配置用凹部１６内に安定的に接着されている。この接着剤２０は、紫外線硬化樹脂としてのアクリレート系接着剤やエポキシ系接着剤であってもよい。なお、プリズム１８を帝人化成社製のポリカーボネートであるＳＤ１４１４によって形成する場合には、接着剤２０を大阪ガス化学社製のＥＡ−Ｆ５００３によって形成してもよい。この場合には、プリズム１８および接着剤２０の屈折率を、いずれも波長８５０ｎｍにおいて１．５９（屈折率差０．００）とすることができる。

ここで、図１に示すように、全反射面１４側からプリズム配置用凹部１６の右内側面１６ａに垂直入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、その直後に接着剤２０に垂直入射して、この接着剤２０の内部の光路上を屈折されずに各第２のレンズ面１２側に向かって直進した後に反射／透過層１７に入射する。

そして、反射／透過層１７は、このようにして入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、所定の反射率で第３のレンズ面１３側に反射させるとともに、所定の透過率でプリズム１８の入射面１８ａ側（換言すれば、各第２のレンズ面１２側）に透過させる。なお、反射／透過層１７の反射率および透過率としては、レーザ光Ｌの出力をモニタするために十分とみなされる光量のモニタ光Ｍを得ることができる限度において、反射／透過層１７の材質や厚み等に応じた所望の値を設定することができる。例えば、反射／透過層１７を、Ｎｉ、ＣｒまたはＡｌ等の単一の金属からなる単層膜によって形成する場合には、その厚みにもよるが、反射／透過層１７の反射率を２０％、透過率を６０％（吸収率２０％）とすることもできる。また、例えば、反射／透過層１７を、互いに誘電率が異なる複数の誘電体（例えば、ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２）を交互に積層した誘電体多層膜によって形成する場合には、その厚みや層数にもよるが、反射／透過層１７の反射率を１０％、透過率を９０％とすることもできる。さらに、反射／透過層１７は、前述した金属の単層膜や誘電体多層膜を、入射面１８ａ上にコーティングすることによって形成してもよい。コーディングには、インコーネル蒸着等の公知のコーティング技術を用いることができる。このようにすれば、反射／透過層１７を極めて薄く（例えば、１μｍ以下に）形成することができる。

そして、このような反射または透過の際に、反射／透過層１７は、図１に示すように、反射／透過層１７に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌのそれぞれの一部（反射率分の光）を、各発光素子７にそれぞれ対応する各発光素子７ごとのモニタ光Ｍとして各モニタ光Ｍに対応する各第３のレンズ面１３側に向かって反射させる。

そして、このようにして反射／透過層１７によって反射された各発光素子７ごとのモニタ光Ｍは、各第３のレンズ面１３側に向かって接着剤１８の内部を進行した後に、第１のレンズ形成領域４ａ’に平行なプリズム配置用凹部１６の内底面１６ｃに入射する。そして、内底面１６ｃに入射した各発光素子７ごとのモニタ光Ｍは、レンズアレイ本体４の内部を進行した後に、各第３のレンズ面１３からこれらに対応する各受光素子８に向けてそれぞれ出射される。

一方、反射／透過層１７によって透過された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、透過の直後にプリズム１８の入射面１８ａに入射して、プリズム１８の内部の光路上を各第２のレンズ面１２側に向かって進行する。

このとき、反射／透過層１７の厚みが極めて薄いことによって、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが反射／透過層１７を透過する際における屈折は、無視できる程小さい。また、プリズム１８と接着剤２０との屈折率差が非常に小さいことによって、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが入射面１８ａに入射する際における各レーザ光Ｌの屈折も、無視できる程小さい。これにより、プリズム１８の内部の光路上を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、プリズム１８の出射面１８ｂからプリズム１８の外部に垂直に出射されることになる。

このようにしてプリズム１８から垂直に出射された各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、出射の直後に、前述のようにプリズム配置用凹部１６の左内側面１６ｂに垂直入射する。そして、左内側面１６ｂに垂直入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌは、左内側面１６ｂ以後のレンズアレイ本体４の内部の光路上を各第２のレンズ面１２側に向かって進行した後に、各第２のレンズ面１２によって、これらに対応する各光ファイバ５の端面５ａに向けてそれぞれ出射される。

以上の構成によれば、各第１のレンズ面１１に入射した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、反射／透過層１７によって各第２のレンズ面１２側および各第３のレンズ面１３側にそれぞれ分光し、各第３のレンズ面１３側に分光されたモニタ光Ｍを、各第３のレンズ面１３によって各受光素子８側に出射させることができる。この結果、モニタ光Ｍを確実に得ることができ、また、このようなモニタ光Ｍを得るための構成として、ある程度の面積を有する形成が容易な反射／透過層１７を採用することによって、レンズアレイ１を容易に製造することができる。また、プリズム配置用凹部１６の右内側面１６ａにおける垂直入射（屈折防止）と、プリズム１８への入射時における屈折の抑制とによって、プリズム１８内での各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路を第２のレンズ形成領域４ｂ’に対して垂直（換言すれば、第２のレンズ面１２の光軸ＯＡ（２）に平行）に維持することができる。さらに、このようなプリズム１８の内部の光路上を進行した各発光素子７ごとのレーザ光Ｌを、プリズム配置用凹部１６の左内側面１６ｂに垂直入射させることができる。これにより、レンズアレイ本体４の内部における各発光素子７ごとのレーザ光Ｌの光路を、右内側面１６ａに対する入射側（図１における全反射面１４と右内側面１６ａとの間）と、左内側面１６ｂに対する出射側とで互いに同一線上に位置させることができる。この結果、例えば、製品検査の際に、各第２のレンズ面１２に入射する各発光素子７ごとのレーザ光Ｌが各２のレンズ面１２の中心からずれていることが確認された場合に、これを解消するための寸法調整（金型形状の変更等）を要する箇所を少なくすることができる。

また、図４に示すように、第１のレンズ形成領域４ａ’に対してレンズ整列方向（図４における縦方向）における両外側位置には、平面円形状の穴部２２がそれぞれ形成されており、これらの穴部２２は、半導体基板６側に形成された不図示のピンに嵌合することによって、レンズアレイ１に光電変換素装置３を固定する際の光電変換素装置３の機械的な位置決めに用いられるようになっている。さらに、図３に示すように、第２のレンズ形成領域４ｂ’に対してレンズ整列方向（図３における横方向）における両外側位置には、平面円形状のピン２３が形成されており、これらのピン２３は、光ファイバ５のコネクタ１０側に形成された不図示の穴部に挿入されることによって、レンズアレイ１に光ファイバ５を固定する際の光ファイバ５の機械的な位置決めに用いられるようになっている。

そして、このような構成を備えた上で、本実施形態におけるレンズアレイ１には、プリズム１８を接着剤２０によってプリズム配置用凹部１６内に接着する際に、接着剤２０が各発光素子７ごとのレーザ光Ｌおよびモニタ光Ｍの光路上に光学特性を損ねる異物として形成されることを防止するための手段が講じられている。

すなわち、図２および図５に示すように、上端面４ｃにおけるプリズム配置用凹部１６に対してレンズ整列方向（図２における縦方向）における一方側（図２における下方側）の位置には、プリズム１８の接着時におけるプリズム配置用凹部１６とプリズム１８との間の各発光素子７ごとの光Ｌ、Ｍの光路上への接着剤２０の気泡の滞留を防止するための第１の気泡滞留防止用凹部２５が凹入形成されている。図２に示すように、第１の気泡滞留防止用凹部２５は、プリズム配置用凹部１６に、これのレンズ整列方向における一端部（図２における下端部）を介して連通されている。また、第１の気泡滞留防止用凹部２５は、プリズム配置用凹部１６に対してレンズ整列方向における外側に位置することによって、プリズム配置用凹部１６とプリズム１８との間の各発光素子７ごとの光Ｌ、Ｍの光路上から逸脱している。さらに、図２において、第１の気泡滞留防止用凹部２５は、プリズム配置用凹部１６よりも図２における左右に大きな矩形状に形成されている。

また、図２および図５に示すように、上端面４ｃにおけるプリズム配置用凹部１６に対してレンズ整列方向における他方側（図２における上方側）の位置には、第１の気泡滞留防止用凹部２５とともにプリズム配置用凹部１６とプリズム１８との間の各発光素子７ごとの光Ｌ、Ｍの光路上への接着剤２０の気泡の滞留を防止するための第２の気泡滞留防止用凹部２６が凹入形成されている。図２に示すように、第２の気泡滞留防止用凹部２６は、プリズム配置用凹部１６に、これのレンズ整列方向における第１の気泡滞留防止用凹部２５と反対側の端部（図２における上端部）を介して連通されている。また、第２の気泡滞留防止用凹部２６も、第１の気泡滞留防止用凹部２５と同様に、プリズム配置用凹部１６に対してレンズ整列方向における外側に位置することによって、プリズム配置用凹部１６とプリズム１８との間の各発光素子７ごとの光Ｌ、Ｍの光路上から逸脱している。さらに、図２において、第２の気泡滞留防止用凹部２６は、第１の気泡滞留防止用凹部２５と同様に、プリズム配置用凹部１６よりも図２における左右に大きな矩形状に形成されている。

さらに、図２および図５に示すように、プリズム配置用凹部１６、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６は、上端面４ｃ上において、各凹部１６、２５、２６のそれぞれの開口が互いに一体の形状（図２においてはＨ形状）を呈している。また、図２に示すように、各凹部１６、２５、２６の開口を全体として包囲する上端面４ｃにおける所定範囲の開口外周縁部２７は、これの周辺（外側）の上端面４ｃよりも所定の寸法だけ図５における下方に凹入されている。そして、この開口外周縁部２７は、プリズム１８の接着時における接着剤２０の全反射面１４上への流入を防止するための接着剤流入防止用凹縁部２７とされている。

このような構成によれば、プリズム１８を接着剤２０によってプリズム配置用凹部１６内に接着する際に、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６によって、プリズム配置用凹部１６とプリズム１８との間の各発光素子７ごとの光Ｌ、Ｍの光路上への接着剤２０の気泡の滞留を防止することができる。また、このとき、仮に、接着剤２０がプリズム配置用凹部１６の開口から溢れたとしても、溢れた接着剤２０を接着剤流入防止用凹縁部２７上に貯留させることができるので、接着剤２０が毛細管現象によって上端面４ｃを伝って全反射面１４上に流入することを防止することができる。このようにして、接着剤２０が各発光素子７ごとの光Ｌ、Ｍの光路上に光学特性を損ねる異物として形成されることを回避することができる。

なお、プリズム１８を接着剤２０によってプリズム配置用凹部１６内に接着する方法は、大きく分けて二通りある。第一の方法は、プリズム配置用凹部１６内に接着剤２０の配置に先立ってプリズム１８を配置した後に、プリズム配置用凹部１６とプリズム１８との間に接着剤２０を充填して硬化（例えば、紫外線硬化）する方法である。第二の方法は、プリズム配置用凹部１６内に接着剤２０を配置した後に、プリズム１８を配置して接着剤２０を硬化する方法である。本発明は、いずれの方法を採用する場合においても、所期の作用効果を奏することができる。すなわち、第一の方法を採用する場合には、プリズム配置用凹部１６内の所定位置にプリズム１８を配置した状態で、接着剤２０を、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６の一方から注入して他方に向かって流動させながら、プリズム配置用凹部１６とプリズム１８との間に充填させることができる。このような方法によれば、一方の気泡滞留防止用凹部２５、２６を接着剤２０の注入口として利用し、他方の気泡滞留防止用凹部２６、２５を接着剤２０の気泡の追い出し場所として利用することができるので、接着剤２０の充填を容易に行うことができるとともに、注入時における接着剤２０の流動を利用して、接着剤２０に発生した気泡の滞留を効率良く防止することができる。なお、接着剤２０の注入には、公知の注入装置を用いることができる。一方、第二の方法を採用する場合には、接着剤２０が配置されたプリズム配置用凹部１６内にプリズム１８を挿入する際の接着剤２０の流動を利用して、接着剤２０に発生した気泡を、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６の双方に効率良く追い出すことができる。

なお、本発明は、レンズアレイ１の縦断面形状として、以下に示すような種々の変形例を適用することができる。

（レンズアレイの縦断面形状の変形例）
（第１の変形例）
例えば、図６に示すように、プリズム１８に連設されている鍔部１９の右端部を、プリズム配置用凹部１６の右内側面１６ａよりも右方に延出させることによって、プリズム１８の配置の容易化および安定化を図るようにしてもよい。

（第２の変形例）
また、図７に示すように、接着剤２０を、プリズム配置用凹部１６とプリズム１８との間に、満遍なく（凹部１６の全内面にわたって）充填させるとともに、鍔部１９と上端面４ｃとの間にも充填させることによって、プリズム１８の接着力の増大を図ってもよい。

（第３の変形例）
さらに、図８に示すように、第１の変形例と第２の変形例を組み合わせてもよいことは勿論である。

次に、以下に説明する実施例１においては、レンズアレイ１の第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６の効果を確認するための実験を行った。なお、本実験には、図９〜図１１に略示するように、各凹部２５、２６の平面形状が互いに異なる３つの試料（以下、第１の本発明品、第２の本発明品、第３の本発明品と称する）を用いた。また、本実験には、比較例として、図１２に略示するように、プリズム配置用凹部１６のみを有する試料（以下、従来品と称する）を用いた。なお、各試料とも、凹部１６、２５、２６の深さは同一とした。

ここで、図９に略示すように、第１の本発明品は、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６が、ともに、プリズム配置用凹部１６に対してレンズ整列方向に直交する方向において同幅とされた矩形状に形成されており、凹部１６、２５、２６全体として、横一線状の形状を呈している。この試料は、従来品のプリズム配置用凹部１６をレンズ整列方向に引き延ばしたものに相当する。このような形状の気泡滞留防止用凹部２５、２６は、金型形状が簡便となるといったメリットがある。

また、図１０に略示すように、第２の本発明品は、第１の気泡滞留防止用凹部２５が、プリズム配置用凹部１６よりもレンズ整列方向に直交する方向における両方向（図１０における上下方向）に大きな矩形状に形成され、一方、第２の気泡滞留防止用凹部２６については、プリズム配置用凹部１６とレンズ整列方向に直交する方向において同幅の矩形状に形成されている。この試料は、第１の気泡滞留防止用凹部２５から接着剤２０を注入し易いといったメリットがある。

さらに、図１１に略示すように、第３の本発明品は、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６が、ともに、プリズム配置用凹部１６よりもレンズ整列方向に直交する方向における両方向（図１１における上下方向）に大きな矩形状に形成されたものである。この第３の本発明品の平面形状は、図２に示した構成に反映されている。

そして、本実験においては、これら第１〜第３の本発明品および従来品の各試料をそれぞれ３つずつ作成し、作成された各試料に対して、プリズム配置用凹部１６とプリズム１８との間の接着剤２０の気泡の有無を、外観検査によって評価した。この実験結果は、以下の表１に示すものとなった。

表１に示すように、本発明品１〜３は、各３つずつの製品に、いずれも気泡が検出されなかったのに対して、従来品は、３つ製品のうちの１つに気泡が検出された。したがって、本発明品１〜３は、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６によって接着剤２０の気泡の滞留を確実に抑制していると言える。因みに、このように気泡が検出されなかった各本発明品は、全反射面１４上への接着剤２０の付着も外観上確認されなかった。これは、接着剤流入防止用凹縁部２７が適切に機能していることに他ならない。

なお、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６の平面形状としては、以下に示すような種々の変形例を適用することができる。

（気泡滞留防止用凹部の平面形状の変形例）
（第１の変形例）
例えば、図１３に示すように、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６を、ともに、プリズム配置用凹部１６よりもレンズ整列方向に直交する方向における一方（図１３における上方）に大きく形成するようにしてもよい。

（第２の変形例）
また、図１４に示すように、第１の気泡滞留防止用凹部２５を、プリズム配置用凹部１６よりもレンズ整列方向に直交する方向における両方向（図１４における上下方向）に大きく形成し、一方、第２の気泡滞留防止用凹部２６を、プリズム配置用凹部１６よりも同方向に小さく形成してもよい。

（第３の変形例）
さらに、図１５に示すように、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６を、ともに、プリズム配置用凹部１６よりもレンズ整列方向に直交する方向における両方向（図１５における上下方向）に小さく形成してもよい。

次に、以下に説明する実施例２においては、実施例１と同様に、レンズアレイ１の第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６の効果を確認するための実験を行った。ただし、図１６〜図１８に略示するように、本実験に用いた本実施例における第１〜第３の本発明品は、各凹部２５、２６の平面形状ではなく、横断面形状（図２のＢ−Ｂ断面形状に相当）に違いを持たせたものである。また、図１９に略示するように、本実験においても、比較例として従来品を用いた。なお、各試料とも、凹部１６、２５、２６の全体としての平面形状は同一（図９に相当）とした。

ここで、図１６に略示するように、本実施例における第１の本発明品は、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６が、ともに、プリズム配置用凹部１６と同じ深さに形成されたものである。この試料は、従来品のプリズム配置用凹部１６をレンズ整列方向に引き延ばしたものに相当する。このような形状の気泡滞留防止用凹部２５、２６は、金型形状が簡便となるといったメリットがある。

また、図１７に示すように、本実施例における第２の本発明品は、第１の気泡滞留防止用凹部２５が、プリズム配置用凹部１６よりも深く形成され、一方、第２の気泡滞留防止用凹部２６については、プリズム配置用凹部１６と同じ深さに形成されたものである。

さらに、図１８に示すように、本実施例における第３の本発明品は、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６が、ともに、プリズム配置用凹部１６よりも深く形成されたものである。この第３の本発明品の横断面形状は、図５に示した構成に反映されている。

そして、本実験においては、これら本実施例における第１〜第３の本発明品および従来品に対して、実施例１と同じ要領で、プリズム配置用凹部１６とプリズム１８との間の接着剤２０の気泡の有無を評価した。この実験結果は、以下の表２に示すものとなった。

表２に示すように、本実施例における本発明品１〜３は、各３つずつの製品に、いずれも検出されなかったのに対して、従来品は、３つ製品のうちの１つに気泡が検出された。したがって、本実施例における本発明品１〜３も、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６によって接着剤２０の気泡の滞留を確実に抑制していると言える。

なお、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６の横断面形状としては、以下に示すような種々の変形例を適用することができる。

（気泡滞留防止用凹部の横断面形状の変形例）
（第１の変形例）
例えば、図２０に示すように、第１の気泡滞留防止用凹部２５および第２の気泡滞留防止用凹部２６を、プリズム配置用凹部１６よりも浅く形成してもよい。

（第２の変形例）
また、図２１に示すように、第１の気泡滞留防止用凹部２５を、プリズム配置用凹部１６よりも深く形成し、一方、第２の気泡滞留防止用凹部２６を、プリズム配置用凹部１６よりも浅く形成してもよい。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。

例えば、実施例１に示した凹部２５、２６の平面形状と、実施例２に示した凹部２５、２６の横断面形状とを適宜組み合わせることによって、所望の立体形状の凹部２５、２６を構成してよいことは勿論である。

１ レンズアレイ
３ 光電変換装置
４ レンズアレイ本体
５ 光ファイバ
７ 発光素子
８ 受光素子
１１ 第１のレンズ面
１２ 第２のレンズ面
１３ 第３のレンズ面
１４ 全反射面
１６ プリズム配置用凹部
１７ 反射／透過層
１８ プリズム
２０ 接着剤
２５ 第１の気泡滞留防止用凹部
２６ 第２の気泡滞留防止用凹部
２７ 流入防止用凹縁部

Claims (4)

1. 複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも１つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも１つの受光素子が形成された光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記複数の発光素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、
   レンズアレイ本体における前記光電変換装置側の第１の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第１のレンズ面と、
   前記第１の面に前記整列方向に直交する方向において隣位する前記レンズアレイ本体における前記光伝送体側の第２の面に、前記整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第１のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させる複数の第２のレンズ面と、
   前記第１の面における前記複数の第１のレンズ面に対して前記第２の面側の位置に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる少なくとも１つの第３のレンズ面と、
   前記レンズアレイ本体における前記第１の面と反対側の第３の面に前記複数の第１のレンズ面に対向するように凹入形成された凹部の内斜面であって、前記複数の第１のレンズ面に対向するように形成され、前記複数の第１のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光を前記複数の第２のレンズ面側に向けて全反射させる全反射面と、
   前記第３の面における前記全反射面が形成されている前記凹部の前記第２の面側の隣の位置であって前記第３のレンズ面に対向する位置に、前記複数の第１のレンズ面と前記複数の第２のレンズ面とを結ぶ光路上に位置するように凹入形成されたプリズム配置用凹部と、
   このプリズム配置用凹部内に配置され、前記複数の第２のレンズ面側に向かって進行する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、
   このプリズムにおける前記複数の発光素子ごとの光の入射面上に配置され、前記全反射面によって全反射された前記複数の発光素子ごとの光を、所定の反射率で前記第３のレンズ面側に反射させるとともに所定の透過率で前記第２のレンズ面側に透過させ、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも１つを前記モニタ光として反射させる反射／透過層と、
   前記プリズム配置用凹部と前記プリズムとの間に充填され、前記プリズムを前記プリズム配置用凹部内に接着する透光性の接着剤と、
   前記第３の面に、前記プリズム配置用凹部に対して前記整列方向の一方において連通されるとともに、前記複数の発光素子ごとの光の光路上から逸脱するように凹入形成され、前記プリズムの接着時における前記プリズム配置用凹部と前記プリズムとの間の前記複数の発光素子ごとの光の光路上への前記接着剤の気泡の滞留を防止するための第１の気泡滞留防止用凹部と、
   前記第３の面に、前記プリズム配置用凹部に対して前記整列方向の他方において連通されるとともに、前記複数の発光素子ごとの光の光路上から逸脱するように凹入形成され、前記接着剤の気泡の滞留を防止するための第２の気泡滞留防止用凹部と、
   前記第３の面に、前記プリズム配置用凹部、前記第１の気泡滞留防止用凹部および前記第２の気泡滞留防止用凹部のそれぞれの開口を包囲するように凹入形成されるとともに前記全反射面が形成されている凹部の開口に到達しない形状に形成され、前記プリズムの接着時における前記接着剤の前記全反射面上への流入を防止するための接着剤流入防止用凹縁部と
   を備えたことを特徴とするレンズアレイ。
2. 請求項１に記載のプリズム配置用凹部内に、請求項１に記載のプリズムを請求項１に記載の接着剤を介して接着することによって、請求項１に記載のレンズアレイを製造すること
   を特徴とするレンズアレイの製造方法。
3. 前記プリズム配置用凹部内に前記プリズムを配置した状態で、前記接着剤を、請求項１に記載の第１の気泡滞留防止用凹部および第２の気泡滞留防止用凹部の一方から注入して他方に向かって流動させながら、前記プリズム配置用凹部と前記プリズムとの間に充填させること
   を特徴とする請求項２に記載のレンズアレイの製造方法。
4. 前記プリズム配置用凹部内に前記接着剤を配置した状態で、前記プリズムを前記プリズム配置用凹部内に配置することによって、前記接着剤を、前記第１の気泡滞留防止用凹部および第２の気泡滞留防止用凹部に向かって流動させながら、前記プリズム配置用凹部と前記プリズムとの間に充填させること
   を特徴とする請求項２に記載のレンズアレイの製造方法。

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