JP2011248312A - 光学素子及びそれを備える光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバを用いた光学装置において光ファイバと受発光素子との光学的結合に用いられる光学素子であって、光学装置を低背化できる光学素子を提供する。
【解決手段】光学素子２０ａ、２０ｂは、受発光素子１１，１２に対面する第１の光入出面２１と、光ファイバ１０に対面する第２の光入出面２２と、光反射面２３とを備えている。光反射面２３は、第１及び第２の光入出面２１，２２の一方から入射した光を第１及び第２の光入出面２１，２２の他方側へ反射する。第２の光入出面２２は、正の光学的パワーを有するレンズ面部２２ａを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子及びそれを備える光学装置に関する。特に、本発明は、光ファイバを用いた光学装置において、光ファイバと受発光素子との光学的結合に用いられる光学素子及びそれを備える光学装置に関する。

近年、データ転送の高速化を実現し得る装置として、光ファイバを用いた光学装置が大いに注目されている。この光学装置では、入力されたデータに応じた光が発光素子から出射される。その出射光は、光ファイバ内を伝搬して受光素子に導かれ、受光素子において再び電気信号に変換される。この光学装置においては、受光素子や発光素子と光ファイバとを光学的に結合する必要がある。この受発光素子と光ファイバとの結合は、光インターコネクタという光学素子により行われる。

ところで、一般的に回路基板に実装された受発光素子の光軸は、回路基板の法線方向と平行である。このため、例えば、集光レンズを用いて光ファイバと受発光素子との間の光学的結合を行おうとすると、光ファイバの端部を回路基板に対して垂直に設け、かつ、光ファイバと受発光素子との間に集光レンズを配置する必要がある。また、光ファイバは、高い曲率で屈曲させることができない。従って、光学装置の高さ寸法が大きくなり、光学装置を低背化することが困難であるという問題がある。

それに対して、下記の特許文献１に記載の光学装置では、屈折光学系を用い、光ファイバを回路基板と平行に配置することで低背化が図られている。具体的には、図９に示すように、特許文献１に記載の光学装置２００は、コネクタ２０１を備えている。コネクタ２０１は、一体形成された透明樹脂製のコネクタ本体２０２を有する。コネクタ本体２０２には、回路基板２０３上に設けられた光素子２０４からの光を受光する凸レンズ状の受光面２０２ａが形成されている。また、コネクタ本体２０２には、光ファイバ２０５の先端部が挿入されて固定される光ファイバ用有底穴２０２ｃが回路基板２０３と平行に形成されている。さらに、コネクタ本体２０２には、光素子２０４からの光を、光ファイバ用有底穴２０２ｃに挿入された光ファイバ２０５の先端部に導くための反射面２０２ｂが形成されている。反射面２０２ｂの上には、反射膜（図示せず）が形成されている。

特開２００７−１２１９７３号公報

上記光学装置２００では、屈折光学系が採用されているため、光ファイバ２０５を回路基板と平行に配置することができる。従って、光学装置２００の低背化を図ることができる。しかしながら、光学装置２００では、コネクタ本体２０２が樹脂製であり、かつ、受光面２０２ａが凸レンズ状に形成されているため、図９とは異なり、実際は、光素子２０４からの光を受光する受光面２０２ａと光素子２０４との間の距離が長くなり、十分に低背化を図ることが困難であるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバを用いた光学装置において光ファイバと受発光素子との光学的結合に用いられる光学素子であって、光学装置を低背化できる光学素子を提供することにある。

本発明に係る第１の光学素子は、受発光素子と、先端部の光軸が受発光素子の光軸と垂直な光ファイバとを備える光学装置において、受発光素子と光ファイバとの光学的結合に用いられるガラス製の光学素子に関する。本発明に係る第１の光学素子は、第１の光入出面と、第２の光入出面と、光反射面とを備えている。第１の光入出面は、受発光素子に対面する。第２の光入出面は、光ファイバに対面する。光反射面は、第１及び第２の光入出面の一方から入射した光を第１及び第２の光入出面の他方側へ反射する。第２の光入出面は、正の光学的パワーを有するレンズ面部を有する。

本発明に係る第１の光学素子では、光ファイバ側の第２の光入出面に正の光学的パワーを有するレンズ面部が形成されている。このため、受発光素子側の第１の光入出面における光束径を小さくすることができる。さらに、本発明に係る第１の光学素子は、ガラス製であるため、光学素子の屈折率を高くし得る。従って、第１の光入出面と受発光素子との間の距離を短くすることができる。よって、本発明に係る第１の光学素子を用いることにより、光学装置の低背化を図ることができる。

なお、本発明において、「受発光素子」は、受光素子と発光素子との総称である。すなわち、「受発光素子」には、「受光素子」と「発光素子」とが含まれる。

本発明において、「光ファイバと受発光素子との光学的結合」とは、光ファイバから出射した光を受光素子の受光面に合焦させること、または、発光素子からの光を、光ファイバの端面に合焦させることをいう。

本発明において、「光入出面」は、「光入射面」と「光出射面」との総称である。すなわち、「光入出面」には、「光入射面」と「光出射面」とが含まれる。

本発明に係る第２の光学素子は、光ファイバと受発光素子との光学的結合に用いられるガラス製の光学素子に関する。本発明に係る第２の光学素子は、第１及び第２の光入出面と、光反射面とを有する。光反射面は、第１及び第２の光入出面の一方から入射した光を第１及び第２の光入出面の他方側へ反射する。第２の光入出面は、正の光学的パワーを有するレンズ面部を有する。

本発明に係る第２の光学素子を第２の光入出面が光ファイバと対面するように配置することにより、上記本発明に係る第１の光学素子と同様に、受発光素子側の第１の光入出面における光束径を小さくすることができる。また、本発明に係る第２の光学素子も、ガラス製であるため、光学素子の屈折率を高くし得る。従って、第１の光入出面と受発光素子との間の距離を短くすることができる。よって、本発明に係る第２の光学素子を用いることにより、光学装置の低背化を図ることができる。

本発明に係る第１または第２の光学素子において、レンズ面部は、レンズ面部から入射した光が第１の光入出面上に合焦するような形状に形成されていることが好ましい。この場合、光学素子の第１の光入出面の直上に受発光素子を配置することができる。換言すれば、第１の光入出面と受発光素子との間のクリアランスをゼロにすることができる。従って、この構成の光学素子を用いることにより、光学装置をより低背化することができる。

本発明に係る第１または第２の光学素子において、第１及び第２の光入出面のそれぞれが、正の光学的パワーを有するレンズ面部を有することが好ましい。この場合、第１の光入出面部と受発光素子との間の距離をより短くすることができる。従って、この構成の光学素子を用いることにより、光学装置をより低背化することができる。

本発明に係る第１及び第２の光学素子のそれぞれのｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．７５以上であることが好ましい。この場合、第１及び第２の光入出面のそれぞれにおいて光を大きく屈折させることができる。従って、第１の光入出面と受発光素子との間の距離をより短くすることができる。

なお、「ｄ線」とは、波長が５８８ｎｍの光線である。

本発明に係る第１または第２の光学素子において、レンズ面部が、アレイ状に複数形成されていることが好ましい。この場合、一つの光学素子で複数の光ファイバを受発光素子と光学的に結合することができる。

本発明に係る第１または第２の光学素子において、光学素子は、第１及び第２の光入出面のそれぞれの上に形成されている反射抑制膜をさらに備えることが好ましい。この場合、第１及び第２の光入射面における光反射率を低減できる。従って、本発明に係る第１または第２の光学素子を用いることにより、光学装置における光伝搬損失を低減することができる。

本発明に係る第１または第２の光学素子において、光学素子は、モールドプレスにより形成されたものであることが好ましい。その場合、光学素子を安価に製造することができる。また、光学素子の稜線部や角部がＲ面取り状となるため、稜線部や角部に割れや欠けが生じ難くなる。

本発明に係る第１または第２の光学素子において、光学素子は、第１及び第２の光入出面と光反射面とを側面として有し、第２の光入出面と光反射面とで構成される角部が面取り状に形成されている略三角柱状であることが好ましい。この場合、光学素子を低背化及び軽量化できるため、この光学素子を用いることにより、光学装置のさらなる低背化及び軽量化を図ることができる。また、この光学素子をフォルダに固定する場合に、第２の光入出面と光反射面とで構成される角部に形成された面をフォルダに対する当接面とすることにより、光学素子とフォルダとの位置決めが容易となる。

また、本発明に係る第１または第２の光学素子において、第１の光入出面と光反射面とで構成される角部が面取り状に形成されていることがさらに好ましい。この場合、光学素子をさらに小型化及び軽量化できるため、この光学素子を用いることにより、光学装置のさらなる小型化及び軽量化を図ることができる。

本発明に係る第１または第２の光学素子において、第１及び第２の光入出面並びに光反射面のうちの少なくともひとつの光路上に位置する部分以外の部分に凹凸が形成されていることが好ましい。この構成では、第１及び第２の光入出面並びに光反射面のうち、凹凸が形成されている面をフォルダに接着する場合に、光路上に位置する部分以外の部分に接着剤を塗布することによって、接着剤が光路上に位置する部分に流入することを抑制することができる。また、第１及び第２の光入出面並びに光反射面のうちの少なくともひとつに形成されている凹凸に対応した形状の凹凸をフォルダに形成しておくことによって、光学素子とフォルダとの位置決めが容易となる。

本発明に係る光学装置は、受発光素子と、光ファイバと、ガラス製の光学素子とを備えている。光ファイバの先端部の光軸は、受発光素子の光軸と垂直である。光学素子は、受発光素子と光ファイバとを光学的に結合している。光学素子は、第１の光入出面と、第２の光入出面と、光反射面とを備えている。第１の光入出面は、受発光素子に対面する。第２の光入出面は、光ファイバに対面する。光反射面は、第１及び第２の光入出面の一方から入射した光を第１及び第２の光入出面の他方側へ反射する。第２の光入出面は、正の光学的パワーを有するレンズ面部を有する。

すなわち、本発明に係る光学装置は、上記本発明に係る第１または第２の光学素子を備えている。このため、本発明に係る光学装置では、高さ寸法を低くすることができる。

本発明によれば、光ファイバを用いた光学装置において光ファイバと受発光素子との光学的結合に用いられる光学素子であって、光学装置を低背化できる光学素子を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る光学装置の模式図である。 本発明の一実施形態における光学素子の略図的斜視図である。 第１の比較例に係る光学装置の一部の模式図である。 第２の比較例に係る光学装置の一部の模式図である。 第３の比較例に係る光学装置の一部の模式図である。 第４の比較例に係る光学装置の一部の模式図である。 第１の変形例に係る光学装置の一部の模式図である。 第２の変形例に係る光学装置の一部の模式図である。 特許文献１に記載の光学装置の略図的断面図である。 第３の変形例に係る光学装置の模式図である。 第４の変形例における光学素子の略図的斜視図である。 第４の変形例に係る光学装置の一部の略図的分解斜視図である。 第４の変形例に係る光学装置の一部の略図的側面図である。 図１３のＸＩＶ略図的矢視図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１，７，８に示す光学装置を例に挙げて説明する。但し、図１，７，８に示す光学装置は、単なる例示である。本発明に係る光学装置は、図１，７，８に示す光学装置に何ら限定されない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る光学装置の模式図である。図２は、第１の実施形態における光学素子の略図的斜視図である。

図１に示す光学装置１は、回路基板１３上に設けられた発光素子１１及び受光素子１２と、光ファイバ１０とを備えている。発光素子１１は、図示しない制御部から入力されたデータに応じて発光する素子である。発光素子１１は、例えば、回路基板１３に対し、垂直方向の光を出射することが可能な面発光型レーザー等により構成することができる。

受光素子１２は、発光素子１１から出射され、光ファイバ１０を介して伝送された光を受光し、受光した光に応じた電気信号を出力する。受光素子１２は、例えば、暗電流が少なく、高速応答が可能なＰ−ｉ−ｎ型フォトダイオード等により構成することができる。

発光素子１１と受光素子１２とは、光ファイバ１０を介して光学的に接続されている。具体的には、光ファイバ１０の一方側の端部１０ａは、ガラス製の光学素子２０ａによって光学的に結合されている。一方、光ファイバ１０の他方側の端部１０ｂは、ガラス製の光学素子２０ｂによって光学的に結合されている。

光学素子２０ａ、２０ｂのそれぞれは、光軸を屈折させる機能と、入射光を光ファイバ１０または受光素子１２に対して合焦させる機能とを有する。このため、発光素子１１から出射された光は、屈折され、発光素子１１の光軸Ａ１に対して垂直な光軸Ａ３を有する光ファイバ１０に合焦し、光ファイバ１０内に入射する。光ファイバ１０から出射された光は、屈折され、光ファイバ１０の光軸Ａ３に対して垂直な光軸Ａ２を有する受光素子１２の受光面１２ａに合焦する。

光学素子２０ａと、光学素子２０ｂとは、実質的に同じ構成を有している。このため、ここでは、図１及び図２を参照しながら、光学素子２０ａ、２０ｂの構成について説明する。

光学素子２０ａ、２０ｂは、略三角柱状に形成されている。具体的には、光学素子２０ａ、２０ｂは、端面が直角二等辺三角形である三角柱状に形成されている。但し、本発明において、光学素子は、端面が直角二等辺三角形である三角柱状に形成されている必要は必ずしもない。光学素子の形状は、第１及び第２の光入出面と、光反射面とが、第１及び第２の光入出面の一方から入射した光が光反射面で反射され、第１及び第２の光入出面の他方から出射するように設けられている限りにおいて特に限定されない。光学素子は、例えば、頂角が直角ではない三角形状の端面を有する三角柱状に形成されていてもよいし、多角形状に形成されていてもよい。

光学素子２０ａ、２０ｂの角部や稜線部は、Ｒ面取り状に形成されていることが好ましい。そうすることにより、光学素子２０ａ、２０ｂの角部や稜線部に割れや欠けが生じにくくなる。角部や稜線部がＲ面取り状に形成された光学素子２０ａ、２０ｂは、例えば、モールドプレスにより形成することができる。

光学素子２０ａ、２０ｂは、第１の光入出面２１と、第２の光入出面２２と、光反射面２３とを有する。第１の光入出面２１は、発光素子１１または受光素子１２と対面している。第２の光入出面２２は、光ファイバ１０の端面と対面している。

図１に示すように、第１及び第２の光入出面２１，２２のそれぞれの上には、反射抑制膜２４，２５（図２では、反射抑制膜２４，２５の描画を省略している。）が形成されている。この反射抑制膜２４，２５により、第１及び第２の光入出面２１，２２における光反射率が低減されている。なお、反射抑制膜２４，２５は、例えば、相対的に屈折率が高い高屈折率層と、相対的に屈折率が低い低屈折率膜とが交互に積層された誘電体積層膜により構成することができる。高屈折率層は、例えば、酸化チタン等により形成することができる。低屈折率膜は、酸化ケイ素などにより形成することができる。

本実施形態では、第１及び第２の光入出面２１，２２のうち、光ファイバ１０と対面している第２の光入出面２２には、複数のレンズ面部２２ａがアレイ状に形成されている。なお、本実施形態では、複数のレンズ面部２２ａは、直線状に配列されている例について説明するが、本発明において、複数のレンズ面部２２ａの配列は直線状に限定されない。本発明においては、複数のレンズ面部は、マトリクス状に配列されていてもよい。また、第２の光入出面にレンズ面部が一つのみ形成されていてもよい。

光反射面２３は、平面状に形成されている。光反射面２３は、第１及び第２の光入出面２１，２２の一方から入射した光が光反射面２３により反射されて第１及び第２の光入出面２１，２２の他方から出射するように設けられている。詳細には、本実施形態では、光反射面２３は、第１及び第２の光入出面２１，２２の一方から入射した光が光反射面２３により全反射されて第１及び第２の光入出面２１，２２の他方から出射するように設けられている。このため、光反射面２３の上に、光反射膜を別途設ける必要がない。よって、光学素子２０ａ、２０ｂの製造が容易である。

また、光反射膜を設けた場合、発光素子１１からのレーザー光により光反射膜が劣化してしまう場合がある。特に、発光素子１１から出射される光が高出力のレーザー光である場合は、光反射膜が劣化しやすい。それに対して、本実施形態では、光反射面２３の上に光反射膜が形成されていないため、光反射膜の劣化に起因する光反射面２３における光反射率の低下を抑制することができる。

具体的に、光学素子２０ａ、２０ｂの光反射面２３において、空気（屈折率１．０）に対して全反射が生じるようにするためには、発光素子１１からの光の波長における光学素子２０ａ、２０ｂの屈折率をｎとし、発光素子１１からの光の入射角をθとしたときに、光反射面２３を、ｓｉｎθ≧１／ｎを満たすように設ければよい。

例えば、発光素子１１からの光の波長における光学素子２０ａ、２０ｂの屈折率が１．７５である場合は、θが約３４．９°以上となるように光反射面２３を設ければよい。発光素子１１からの光の波長における光学素子２０ａ、２０ｂの屈折率が１．６である場合は、θが約３８．７°以上となるように光反射面２３を設ければよい。

このように、光反射面２３における全反射の臨界角は、発光素子１１からの光の波長における光学素子２０ａ、２０ｂの屈折率が高くなるにつれて小さくなる。このため、発光素子１１からの光の波長における光学素子２０ａ、２０ｂの屈折率を高くすることにより、光学素子２０ａ、２０ｂの設計自由度が向上する。従って、発光素子１１からの光の波長における光学素子２０ａ、２０ｂの屈折率は、高い方が好ましい。発光素子１１からの光の波長における光学素子２０ａ、２０ｂの屈折率は、１．７０以上であることが好ましく、１．７５以上であることがより好ましい。通常、ｄ線に対する光学素子２０ａ、２０ｂの屈折率が高いと、発光素子１１からの光の波長における光学素子２０ａ、２０ｂの屈折率も高くなる。このため、光学素子２０ａ、２０ｂのｄ線に対する屈折率（ｎｄ）は１．７５以上であることが好ましく、１．８０以上であることがより好ましい。

なお、本実施形態では、より具体的には、光学素子２０ａ、２０ｂのｄ線に対する屈折率は、１．８０６、波長８５０ｎｍにおける屈折率は、１．７９０、波長１０５０ｎｍにおける屈折率は、１．７８４、波長１３１０ｎｍにおける屈折率は、１．７７９、波長１５５０ｎｍにおける屈折率は、１．７７５であり、光反射面２３は、入射角が４５°となるように設けられている。第１及び第２の光入出面２１，２２のそれぞれは、入射角が９０°となるように設けられている。

レンズ面部２２ａは、正の光学的パワーを有する。具体的には、本実施形態では、レンズ面部２２ａは、凸状に形成されており、光を屈折させる屈折面である。より具体的には、本実施形態では、レンズ面部２２ａは、非球面である。ここで、「非球面」とは、球面ではない面のうち、回転対称軸を有する面のことをいう。

但し、本発明において、レンズ面部は、正の光学的パワーを有するものである限りにおいて特に限定されない。レンズ面部は、例えば、回転対称軸を有さない自由曲面であってもよい。また、レンズ面部は、複数のレンズ面が不連続に配列されたフレネルレンズ面により構成されていてもよいし、光を回折させる回折面により構成されていてもよい。

本実施形態のように、レンズ面部が凸状に形成された屈折面である場合は、光学素子の製造が容易となる。それに対して、レンズ面部が回折面やフレネルレンズ面により構成されている場合は、レンズ面部の高さを抑制することができる。また、より高い正の光学的パワーを実現しやすい。

一方、第１の光入出面２１には、レンズ面部は形成されていない。本実施形態では、第１の光入出面２１は、平面状に形成されている。

次に、主として図１を参照しながら、光学装置１の動作について説明する。

図示しない制御部から発光素子１１に信号が入力されると、発光素子１１は、入力された信号に応じた光を出射する。ここでは、具体的には、発光素子１１は、放射光を出射する。

発光素子１１からの光は、光学素子２０ａの第１の光入出面２１（光入射面）から光学素子２０ａ内に入射し、光反射面２３において反射された後に、第２の光入出面２２のレンズ面部２２ａから光学素子２０ａ外に出射する。ここで、上述のように、発光素子１１から出射される光は放射光であり、第１の光入出面２１は、平面状に形成されている。このため、光学素子２０ａ内を伝搬する光は発散光となる。そして、光学素子２０ａから出射する際に、正の光学的パワーを有するレンズ面部２２ａにより屈折し、集束光となり、光ファイバ１０の端面に合焦する。

合焦した光は、光ファイバ１０内を伝搬し、端部１０ｂの端面から発散光として出射する。出射光は、光学素子２０ｂの第２の光入出面２２のレンズ面部２２ａから入射し、光反射面２３において反射された後に、第１の光入出面２１から出射する。ここで、本実施形態では、レンズ面部２２ａは、正の光学的パワーを有する。このため、光学素子２０ｂに入射した光は、集束光となる。そして、平面状に形成された第１の光入出面２１においてさらに屈折し、受光素子１２の受光面１２ａに合焦する。

受光素子１２は、受光面１２ａにおいて受光した光に応じた電気信号を出力する。以上の工程により、発光素子１１に入力された信号に応じた電気信号が受光素子１２から出力される。

以上説明したように、本実施形態の光学素子２０ａ、２０ｂでは、第１及び第２の光入出面２１，２２の一方から入射した光は光反射面２３により反射されることにより、屈折する。従って、光学素子２０ａ、２０ｂを用いることにより、光ファイバ１０を発光素子１１、受光素子１２の光軸に対して傾斜して配置することができる。例えば、光ファイバ１０を発光素子１１、受光素子１２の光軸に対して垂直に配置することができる。また、本実施形態の光学素子２０ａ、２０ｂでは、光ファイバ１０側の第２の光入出面２２に正の光学的パワーを有するレンズ面部２２ａが形成されている。このため、受光素子１２または発光素子１１側の第１の光入出面２１における光束径を小さくすることができる。さらに、光学素子２０ａ、２０ｂは、ガラス製であるため、屈折率を高くし得る。従って、第１の光入出面２１と受光素子１２または発光素子１１との間の距離を短くすることができる。よって、光学装置１を低背化することができる。

以下、この理由についてさらに詳細に説明する。

図３は、第１の比較例に係る光学装置の一部の模式図である。図３に示す光学装置では、反射面を有さないレンズ１０３により光ファイバ１０１と受光素子１０２とが光学的に結合されている。このため、光ファイバ１０１の端部１０１ａを、光軸が受光素子１０２の光軸と一致するように配置する必要がある。よって、受光素子１０２の光軸方向に、レンズ１０３、光ファイバ１０１の端部１０１ａが配列されることとなる。従って、光学装置を低背化することが困難である。

図４は、第２の比較例に係る光学装置の一部の模式図である。図４に示す光学装置では、レンズ１０３の上に、反射部材１０４を設けることにより、屈折光学系が構成されている。このため、図４に示す光学装置では、受光素子１０２の光軸上とは異なる場所において、光ファイバ１０１の端部１０１ａの光軸を受光素子１０２の光軸と垂直に配置することができる分、低背化を図ることができる。しかしながら、受光素子１０２、レンズ１０３及び反射部材１０４を受光素子１０２の光軸方向に配列する必要がある。このため、光学装置の低背化を十分に図ることができない。

図５は、第３の比較例に係る光学装置の一部の模式図である。図５に示す光学装置では、レンズ１０３及び反射部材１０４の代わりに、プリズム１０６が配置されている。そして、プリズム１０６の光入出面１０６ａ、１０６ｂのうち、受光素子１０２側の光入出面１０６ｂに正の光学的パワーを有するレンズ面部１０６ｂ１が設けられている。この光学装置では、受光素子１０２の光軸方向にプリズム１０６のみを配置すればよいため、光学装置を低背化することができる。

しかしながら、図５に示す光学装置では、光ファイバ１０１側の光入出面１０６ａが平面状に形成されている。このため、プリズム１０６に入射した光は、発散光としてプリズム１０６内を伝搬する。よって、プリズム１０６内を伝搬するにつれて光束径が拡大していく。従って、例えば、図５に示すように、光入出面１０６ａから入射した光の一部が光入出面１０６ｂに伝搬されなくなる場合がある。光入出面１０６ａから入射した光が光入出面１０６ｂに確実に伝搬するようにするためには、プリズム１０６を大型化する必要がある。しかしながら、プリズム１０６を大型化すると、光学装置が大型化してしまう。

また、光入出面１０６ａから入射した光が光入出面１０６ｂに確実に伝搬するようにするために、図６に示すように、プリズム１０６の光入出面１０６ａに入射する光のスポット径を小さくすることも考えられる。しかしながら、この場合であっても、光出射面である光入出面１０６ｂにおける光束径が大きくなる。このため、光入出面１０６ｂから焦点までの距離が長くなる。従って、光学装置を十分に低背化することができない。

例えば、レンズ面部１０６ｂ１の光学的パワーを大きくすれば光入出面１０６ｂから焦点までの距離を短くできるものの、レンズ面部１０６ｂ１と受光素子１０２とが位置的に干渉してしまう虞がある。また、例えば、レンズ面部１０６ｂ１を屈折面により構成する場合、レンズ面部１０６ｂ１の曲率が大きくなるため、光学素子の作製が困難となる。特に、光学素子をモールドプレスにより作製しようとする場合は、光学素子の作製がより困難となる。

それに対して、本実施形態では、図１に示すように、レンズ面部２２ａは、光ファイバ１０側の第２の光入出面２２に形成されている。このため、光学素子２０ｂ内を伝搬するに従って光束径は小さくなる。よって、受光素子１２側の第１の光入出面２１における光束径が小さくなる。また、第１の光入出面２１に入射する光が集束光であるため、光学素子２０ｂから出射する際に屈折することにより、さらに焦点距離が短くなる。特に本実施形態では、光学素子２０ｂは、ガラス製であり、高い屈折率を有するため、非常に短い焦点距離となる。従って、光学素子２０ｂの第１の光入出面２１と受光素子１２の受光面１２ａとの間の距離を短くすることができる。同様に、発光素子１１側に関しても、発光素子１１と光学素子２０ａの第１の光入出面２１との間の距離を短くすることができる。従って、光学装置１を低背化することができる。

さらに、本実施形態のように、所謂プリズム機能とレンズ機能とを兼ね備えた光学素子２０ａ、２０ｂを用いることにより、光学装置１の部品点数を削減することができる。

また、本実施形態の光学素子２０ａ、２０ｂでは、レンズ面部２２ａがアレイ状に複数形成されている。このため、各一つの光学素子２０ａ、２０ｂで複数の光ファイバ１０を受光素子１２、発光素子１１と光学的に結合することができる。光ファイバ毎に光学素子を設けた場合と比較して、光学装置を小型化でき、光学素子のアライメントが容易となる。

以下、上記実施形態の変形例について説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第１の変形例）
図７は、第１の変形例に係る光学装置の一部の模式図である。

本実施形態では、レンズ面部２２ａが、レンズ面部２２ａから入射した光が第１の光入出面２１上に合焦するような形状に形成されている。このため、図７に示すように、光学素子２０ｂの第１の光入出面２１の直下に受光素子１２を配置することができる。同様に、光学素子２０ａの第１の光入出面２１の直下に発光素子１１を配置することができる。従って、光学装置をさらに低背化することができる。

（第２の変形例）
図８は、第２の変形例に係る光学装置の一部の模式図である。

上記実施形態では、第１及び第２の光入出面２１，２２のうち、光ファイバ１０側の第２の光入出面２２のみにレンズ面部２２ａが形成されている場合について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図８に示すように、光ファイバ１０側の第２の光入出面２２にレンズ面部２２ａが形成されていると共に、受光素子１２，発光素子１１側の第１の光入出面２１にも、正の光学的パワーを有するレンズ面部２１ａが形成されている。本変形例では、第１の光入出面２１と焦点との間の距離をさらに短くすることができる。従って、光学装置をさらに低背化することができる。

（第３の変形例）
図１０は、第３の変形例に係る光学装置の模式図である。

上記第１の実施形態では、光学素子２０ａ、２０ｂのそれぞれが、第１及び第２の光入出面２１，２２と光反射面２３とを側面とする略三角柱状に形成されている場合について説明した。但し、本発明において、光学素子の形状は、これに限定されない。光学素子は、第１及び第２の光入出面と光反射面とを有する限り、どのような形状を有するものであってもよい。

例えば、図１０に示すように、光学素子２０ａ、２０ｂのそれぞれにおいて、第１の光入出面２１と光反射面２３とにより構成されている角部と、第２の光入出面２２と光反射面２３とにより構成されている角部とのそれぞれが面取り状に形成されていてもよい。

第２の光入出面２２と光反射面２３とにより構成されている角部を面取り状に形成することによって、光学素子２０ａ、２０ｂのｙ方向に沿った寸法を小さくすることができる。よって、光学装置のさらなる低背化を図ることができる。

一方、第１の光入出面２１と光反射面２３とにより構成されている角部を面取り状に形成することによって、光学装置のｘ方向に沿った寸法を小さくし得る。

また、角部の少なくとも一つを面取り状に形成することにより、光学素子２０ａ、２０ｂ、ひいては光学装置の軽量化を図ることができる。

また、第１の光入出面２１と光反射面２３とにより構成されている角部と、第２の光入出面２２と光反射面２３とにより構成されている角部とのそれぞれに形成されており、ｘ方向またはｙ方向に対して垂直な平面部２６，２７を、光学素子のフォルダに対する当接面として利用することにより、光学素子２０ａ、２０ｂの位置決めが容易となる。

なお、本変形例では、面取り状に形成されている角部に平面部が形成されている例について説明した。但し、面取り状に形成されている角部の表面は、曲面状であってもよい。

（第４の変形例）
図１１は、第４の変形例における光学素子の略図的斜視図である。図１２は、第４の変形例に係る光学装置の一部の略図的分解斜視図である。図１３は、第４の変形例に係る光学装置の一部の略図的側面図である。図１４は、図１３のＸＩＶ略図的矢視図である。

図１１に示すように、本変形例における光学素子２０ｃでは、第２の光入出面２２の光路上に位置する部分以外の部分に、線条の凸部２２ｂが形成されている。凸部２２ｂは、第２の光入出面２２の幅方向において一方側端部から他方側端部にわたって形成されている。

図１２〜図１４に示すように、光学素子２０ｃは、フォルダ３０に取り付けられている。詳細には、フォルダ３０の当接面３０ａに、凸部２２ｂの形状に対応した形状の凹部３０ａ１が形成されている。そして、凸部２２ｂと凹部３０ａ１とが嵌合するように、光学素子２０ｃの第２の光入出面２２と当接面３０ａとが当接している。第２の光入出面２２と当接面３０ａとは、第２の光入出面２２のうち、光路上に位置する部分から凸部２２ｂにより隔てられた部分２２ｃに塗布された接着剤２８により接着されている。

本変形例のように、凸部２２ｂを設けておくことにより、接着剤２８が光路上に位置する部分に流入することを抑制することができる。また、凸部２２ｂと凹部３０ａ１とによりフォルダ３０に対する光学素子２０ｃの位置決めが容易となる。

なお、本変形例では、凸部２２ｂを形成したが、凸部２２ｂに替えて、または凸部２２ｂと共に凹部を形成してもよい。その場合であっても、接着剤２８の光路上に位置する部分への流動を抑制することができる。

接着剤２８の光路上に位置する部分への流動をより効果的に抑制する観点からは、複数の凹凸を設けることが好ましい。

また、形成する凹凸の形状は、特に限定されない。例えば、横断面台形状または横断面半円形状の線条の凸部または凹部、円柱状、円錐状、円錐台状の凸部または凹部を設けてもよい。

また、本変形例では、第２の光入出面２２に凹凸を設ける例について説明したが、第１の光入出面２１や光反射面２３に凹凸を設けてもよい。また、第１及び第２の光入出面２１，２２並びに光反射面２３のうちの２つ以上の面に凹凸を設けてもよい。

１…光学装置
１０…光ファイバ
１０ａ、１０ｂ…光ファイバの端部
１１…発光素子
１２…受光素子
１２ａ…受光素子の受光面
１３…回路基板
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…光学素子
２１…第１の光入出面
２１ａ…レンズ面部
２２…第２の光入出面
２２ａ…レンズ面部
２２ｂ…凸部
２３…光反射面
２４，２５…反射抑制膜
２６，２７…平面部
２８…接着剤
３０…フォルダ
３０ａ…当接面
３０ａ１…凹部

Claims (12)

1. 受発光素子と、先端部の光軸が前記受発光素子の光軸と垂直な光ファイバとを備える光学装置において、前記受発光素子と前記光ファイバとの光学的結合に用いられるガラス製の光学素子であって、
   前記受発光素子に対面する第１の光入出面と、
   前記光ファイバに対面する第２の光入出面と、
   前記第１及び第２の光入出面の一方から入射した光を前記第１及び第２の光入出面の他方側へ反射する光反射面と、
   を備え、
   前記第２の光入出面は、正の光学的パワーを有するレンズ面部を有する、光学素子。
2. 光ファイバと受発光素子との光学的結合に用いられるガラス製の光学素子であって、
   第１及び第２の光入出面と、
   前記第１及び第２の光入出面の一方から入射した光を前記第１及び第２の光入出面の他方側へ反射する光反射面とを有し、
   第２の光入出面が、正の光学的パワーを有するレンズ面部を有する、光学素子。
3. 前記レンズ面部は、前記レンズ面部から入射した光が前記第１の光入出面上に合焦するような形状に形成されている、請求項１または２に記載の光学素子。
4. 前記第１及び第２の光入出面のそれぞれが、正の光学的パワーを有するレンズ面部を有する、請求項１または２に記載の光学素子。
5. ｄ線に対する屈折率（ｎｄ）が１．７５以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学素子。
6. 前記レンズ面部が、アレイ状に複数形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子。
7. 前記第１及び第２の光入出面のそれぞれの上に形成されている反射抑制膜をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学素子。
8. モールドプレスにより形成された、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学素子。
9. 前記第１及び第２の光入出面と前記光反射面とを側面として有し、前記第２の光入出面と前記光反射面とで構成される角部が面取り状に形成されている略三角柱状である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学素子。
10. 前記第１の光入出面と前記光反射面とで構成される角部が面取り状に形成されている、請求項９に記載の光学素子。
11. 前記第１及び第２の光入出面並びに前記光反射面のうちの少なくともひとつの光路上に位置する部分以外の部分に凹凸が形成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学素子。
12. 受発光素子と、
    先端部の光軸が前記受発光素子の光軸と垂直な光ファイバと、
    前記受発光素子と前記光ファイバとを光学的に結合しているガラス製の光学素子と、
    を備え、
    前記光学素子は、前記受発光素子に対面する第１の光入出面と、前記光ファイバに対面する第２の光入出面と、前記第１及び第２の光入出面の一方から入射した光を前記第１及び第２の光入出面の他方側へ反射する光反射面とを備え、前記第２の光入出面は、正の光学的パワーを有するレンズ面部を有する、光学装置。

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