JP2008112148A - 発光装置及び受光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構造でありながら効率的に光ファイバとの送受光を行う。
【解決手段】信号光を発光する発光手段２０１と、光ファイバ９から出射された信号光を受光する受光手段２０２と、光ファイバ９から出射された信号光の進行方向を光軸方向に屈折させ、発光手段２０１から出射された信号光を焦点が光ファイバ９の端面に一致するように集光させる第１の光学面２０３ａと、光ファイバから出射された信号光を焦点が受光手段上に一致するように集光させる第２の光学面２０３ｂと、発光手段から出射された信号光の進行方向を光軸方向に屈折させる第３の光学面２０３ｃとを有する多重焦点レンズ２０３とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ファイバを用いて信号光を送受信することによってデータ伝送を行う送受信装置に適用される発光装置及び受光装置に関する。

近年、情報信号の伝送手段として、光を用いた光信号伝送技術が提案されている。このような光信号伝送技術としては、例えば、複数のコンピュータ間で通信を行ういわゆる「ＬＡＮ」や、映像情報や音声情報をＡＶ（Audio-Visual）機器に伝送する技術などが提案されている。このような光信号伝送は、発光装置及び受光装置を有して構成された送受信装置間において、データ信号（デジタル情報）で変調された光信号を、空間伝搬路や光ファイバケーブルなどを介して送受信することにより行われる。

特にＬＡＮや機器での認証を必要とする高精細映像の伝送においては双方向通信によるデータ伝送が必要であり、光ファイバケーブルによる伝送では、複数のケーブルを用いた送受信データの双方向通信や、単芯ケーブルに複数の信号光を合分波させて双方向通信を行う方式が提案されている。

中でも単芯ケーブルを用いた双方向通信は、ケーブルおよびコネクタが少なく、機器の小型化やシステムとしての低価格化が可能である。

しかしながら単芯ケーブルで双方向通信を行う場合、特に、広帯域な伝送を可能とする光ファイバにおいては、光束を結合するためのコア径が、数μmから数十μm程度しかなく、また光の受光角および発光角が全角で20度程度しかないため、複数の光信号を効率的に合分波するためには、ビームスプリッタや光導波路などを用いて光ファイバ端面に高精度に結合する必要があった。

そこで、レーザダイオードから出射された光信号をプリズムで反射させ、レンズで集光することで光ファイバに結合するとともに、光ファイバから出射され、レンズで集光された光信号をプリズムを透過させてフォトダイオードで受光することで、単芯ファイバでの双方向通信を行う光送受信装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、より効率的かつ安価に広帯域の光伝送を可能とするために、複数の発光手段及び複数の受光手段を用い、複数の光信号によって光伝送する必要がある場合がある。さらに、より高精細な映像信号を送受信するために、シリアル化された送信信号を１本の光信号として送受信するのではなく、赤色、青色、及び緑色等それぞれの光信号として送受信する必要がある場合もある。

このような場合、光信号の本数を増やして光送受信を行うため、レーザダイオード等の発光手段やフォトダイオード等の受光手段を追加することが考えられる。

さらに、発光手段及び受光手段の追加に伴い、単芯ケーブルに対して合分波するためのビームスプリッタや、光導波路や、結合光学系等、より高精度の光学部品を追加する必要があった。

特許文献２には、２つのレーザダイオードから出射された光信号をレンズで集光した後、プリズムで反射及び透過させて光ファイバに光結合させると共に、光ファイバから出射された光信号をプリズムで反射及び透過させた後、レンズで集光させてフォトダイオードで受光することで、３波長の光信号を送受信する光送受信装置が提案されている。
特許第３５７３３１４号公報 特開平１０−２０６６７８号公報

しかし、特許文献１に記載の光送受信装置では、レーザダイオードの出射光と光ファイバの出射光を集光するためのレンズと、それぞれの光を合分波するためのプリズムは異なる位置に異なる部材として配置されるため、部品点数が増えるとともに、それぞれの部品を高精度に位置合わせするための組立調整を必要とする。

また、レーザダイオードが端面発光型ではなく、発光方向が上方となる面発光型である場合においては、その出射光をプリズム方向に折り曲げるための折り曲げミラーやレーザダイオードの発光方向自体をプリズム方向に固定するための固定部材が更に必要となり、部品点数の増加と組立工数の増加を招いていた。

さらに、特許文献１に記載の光送受信装置では、レーザダイオードとフォトダイオードの配置の違いによる光路差を補正する方法として、焦点距離の短いフォトダイオードへの入射光に関して、レンズの内周部に対して外周部の焦点距離を短くすることで受光光量を増加させている。しかし、伝送速度が数Gbpsを超えるようなシステムにおいては、フォトダイオードの受光直径は数十μmから数百μmと非常に狭く、レンズの内周部においてもフォトダイオードに焦点を結ぶような光学特性を有する構造としなければならない。そのため、特許文献１に記載の光送受信装置では、効率的な受光を行うことは困難であった。

また、特許文献２に記載の光送受信装置では、２つのレーザダイオードから出射された光信号をレンズで集光した後、プリズムで反射及び透過させて光ファイバに光結合させると共に、光ファイバから出射された光信号をプリズムで反射及び透過させた後、レンズで集光させてフォトダイオードで受光するので、２つのレーザダイオードとフォトダイオードとを別々の向きで、かつ別々の位置に配置する必要があった。

さらに、特許文献２に記載の光送受信装置では、レーザダイオードの発光される光信号と光ファイバから出射される光信号とを集光するレンズと、それぞれの光信号を合分波するためのプリズムとがそれぞれ異なる部材で構成され、また異なる位置に配置されるため、それぞれの部材を高精度に制作し、高精度に配置する必要があった。また、これらを高精度に配置するためには、高精度に制作され配置された固定部材が必要となり、部品点数及び組み立て工数が増加する。そのため、特許文献２に記載の光送受信装置を製造するには、材料費用及び組み立て費用が高くなるという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、単純な構造でありながら効率的に光ファイバとの送受光を行うことができる発光装置及び受光装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る発光装置の第１の特徴は、光ファイバの端面を近接させて信号光によるデータ伝送を行う発光装置であって、光ファイバの端面に向けて第１の信号光を発光する発光手段と、第１の信号光の第１の光軸と平行な第２の光軸上に設置され、光ファイバの端面から出射された第２の信号光を受光する受光手段と、光ファイバの端面から出射された第２の信号光の進行方向を第２の光軸方向に屈折させると共に、発光手段から出射された第１の信号光の焦点が光ファイバの端面に一致するように集光させるために、光ファイバの端面側に設けた第１の光学面と、光ファイバの端面から出射されて第１の光学面により第２の光軸方向に屈折された第２の信号光の焦点が受光手段の受光面に一致するように集光させるために、受光手段側に設けた第２の光学面と、発光手段から出射された第１の信号光の進行方向を第１の光軸方向に屈折させて第１の光学面２０３ａから出射させるために、発光手段側に設けた第３の光学面とを有する多重焦点レンズと備えることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る受光装置の第１の特徴は、光ファイバの端面を近接させて信号光によるデータ伝送を行う受光装置であって、光ファイバの端面から出射された第１の信号光の光軸上に設置され、この第１の信号光を受光する受光手段と、第１の信号光の第１の光軸と平行な第２の光軸上に設置され、光ファイバの端面に向けて第２の信号光を発光する発光手段と、光ファイバの端面から出射された第１の信号光の進行方向を第１の光軸方向に屈折させると共に、発光手段から出射された第２の信号光の焦点が光ファイバの端面に一致するように集光させるために光ファイバの端面側に設けた第１の光学面と、発光手段から出射された第２の信号光の進行方向を第２の光軸方向に屈折させて第１の光学面から出射させるために、発光手段側に設けた第２の光学面と、光ファイバの端面から出射されて第１の光学面により進行方向が第１の光軸方向に屈折された第１の信号光の焦点が受光手段の受光面に一致するように集光させるために、受光手段側に設けた第３の光学面とを有する多重焦点レンズとを備えることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る発光装置の第２の特徴は、光ファイバの端面から出射された第２の信号光の光路上に配置され、発光手段から発光される第１の信号光を遮断する波長選択フィルタを更に備えることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る受光装置の第２の特徴は、光ファイバの端面から出射された第１の信号光の光路上に配置され、発光手段から発光される第２の信号光を遮断する波長選択フィルタを更に備えることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る発光装置の第３の特徴は、光ファイバの端面に向けて波長の異なる複数の第１の信号光をそれぞれ発光する複数の発光手段と、それぞれ発光された複数の第１の信号光における複数の第１の光軸と平行な第２の光軸上に設置され、光ファイバの端面から出射された第２の信号光を受光する受光手段と、光ファイバの端面から出射された第２の信号光の進行方向を第２の光軸方向に屈折させると共に、複数の発光手段から出射されたそれぞれの第１の信号光の焦点が光ファイバの端面に一致するように集光させるために、光ファイバの端面側に設けた第１の光学面と、光ファイバの端面から出射されて第１の光学面により第２の光軸方向に屈折された第２の信号光の焦点が受光手段の受光面に一致するように集光させるために、受光手段側に設けた第２の光学面と、複数の発光手段から出射されたそれぞれの第１の信号光の進行方向を第１の光軸方向に屈折させて第１の光学面から出射させるために、複数の発光手段側に複数の発光手段にそれぞれ対応して設けた複数の第３の光学面とを有する多重焦点レンズとを備えることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る受光装置の第３の特徴は、光ファイバの端面から出射された複数の異なる波長の信号光を含む第１の信号光の第１の光軸と平行な複数の第２の光軸上に設置され、この第１の信号光を受光する複数の受光手段と、第１の信号光の第１の光軸と平行な第３の光軸上に設置され、光ファイバの端面に向けて第２の信号光を発光する発光手段と、光ファイバの端面から出射された第１の信号光の進行方向を第２の光軸方向に屈折させると共に、発光手段から出射された第２の信号光の焦点が光ファイバの端面に一致するように集光させるために光ファイバの端面側に設けた第１の光学面と、発光手段から出射された第２の信号光の進行方向を第３の光軸方向に屈折させて第１の光学面から出射させるために、発光手段側に設けた第２の光学面と、光ファイバの端面から出射されて第１の光学面により進行方向が第２の光軸方向に屈折された第１の信号光の焦点が前記複数の受光手段の受光面に一致するように集光させるために、複数の受光手段側に前記複数の受光手段にそれぞれ対応して設けた複数の第３の光学面とを有する多重焦点レンズと、光ファイバの端面から出射された第１の信号光の光路上に配置され、第１の信号光のうち所定の波長の信号光を選択的に透過させると共に、発光手段から発光される第２の信号光を遮断する波長選択フィルタとを備えることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る発光装置の第４の特徴は、光ファイバの端面から出射された第２の信号光の光路上に配置され、複数の発光手段から発光される第１の信号光を遮断する波長選択フィルタを更に備えることにある。

本発明の発光装置及び受光装置によれば、単純な構造でありながら効率的に光ファイバとの送受光を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本実施形態では、光ファイバケーブルを用いて信号光を送受信することによってデータ伝送を行う送受信装置に適用される発光装置及び受光装置を例に挙げて説明する。

図１は、本発明に係る発光装置及び受光装置を備える映像送受信装置を用いた光信号伝送システムの一実施形態の構成を示す全体構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係る光信号伝送システム１００は、ＴＶチューナ、ビデオテープレコーダ、及びビデオディスクプレーヤ（「ＤＶＤ」、「ＢＤ」）等に代表される映像再生装置１と、「ＰＤＰ」パネル、液晶モニタ、ＴＶ受像機、及びプロジェクタ等に代表される映像表示装置４とを備え、これらの映像再生装置１及び映像表示装置４は、映像送信装置２及び映像受信装置３により光ファイバケーブル５を介して接続されている。

なお、映像再生装置１の代わりにビデオカメラ、デジタルカメラ等に代表される映像撮影装置やパーソナルコンピュータやハブ等に代表される端末を用いても良く、また、映像表示装置４の代わりにビデオテープレコーダやビデオディスクレコーダ(「ＤＶＤ」、「ＢＤ」)等)に代表される映像記録装置等を用いてもよい。

これらの装置は、データ通信のために強度変調されたレーザ光やＬＥＤ光を信号光として送信するとともに、他方の装置から入力された信号光（レーザ光やＬＥＤ光）を受信してデータ伝送を行う。

また、図１に示す本実施形態に係る光信号伝送システム１００では、伝送媒体として光ファイバケーブル５を用いているが、光ファイバケーブルの代わりに、プラスチックやガラスで形成された円柱あるいは多角形の透明パイプや、内壁に反射面をもつ中空パイプにて双方向伝送を実現してもよい。また、映像送信装置２の光信号を、直接または効率的に放射するための光学手段(レンズ、ミラーなど)を介して空間に放射するとともに、映像受信装置３にて直接または効率的に受光するための光学手段(レンズ、ミラーなど)を介して光信号を受光するような光空間伝送方式にて双方向伝送を実現してもよい。

図２は、本実施形態に係る発光装置、受光装置を用いた映像送信装置２、映像受信装置３の構成を示す構成図である。

図２に示すように、映像送信装置２と映像受信装置３とが、光コネクタ８を両端に有する光ファイバケーブル５により接続されている。

映像送信装置２は、映像情報などのデータ信号を入出力するためのデータ入出力端子７(ＨＤＭＩ、ＤＶＩなど)と、データ入出力端子７から入力された映像信号などの電気信号を信号光に変換し、変換した信号光を光ファイバ９に入射させるとともに、光ファイバ９から出射された制御信号などの信号光を電気信号に変換する発光装置２０とを備える。

映像受信装置３は、映像情報などのデータ信号を入出力するためのデータ入出力端子７(ＨＤＭＩ、ＤＶＩなど)と、データ入出力端子７から入力された制御信号などの電気信号を信号光に変換し、変換した信号光を光ファイバ９に入射するとともに、光ファイバ９から出射された映像情報など信号光を電気信号に変換する受光装置３０とを備える。

なお、図２では、映像送信装置２の発光装置２０と映像受信装置３の受光装置３０とが、光コネクタ８を両端に有する光ファイバ９により接続され、光コネクタ８により脱着可能となっているが、光コネクタ８を用いずに、光ファイバ９と、発光装置２０或いは、光ファイバ９と受光装置３０の少なくとも一組が、接続固定されてもよい。

≪発光装置の構成≫
図３は、本実施形態に係る発光装置２０の構成を示す構成図である。

図３に示すように、本実施形態に係る発光装置２０は、光ファイバ９から出射された第２の信号光の光軸上で基板２０４上に設置され、第１の信号光を発光する発光手段２０１と、発光手段２０１からの第１の信号光の光軸に平行な軸上に設置され、光ファイバ９から出射された第２の信号光を受光する受光手段２０２と、第１及び第２の信号光を屈折及び集光させる多重焦点レンズ２０３と、光ファイバ９を保持するファイバ保持部２０５とを備える。

多重焦点レンズ２０３は、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させると共に、発光手段２０１から出射された第１の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように集光させる第１の光学面２０３ａと、光ファイバ９の端面から出射されて第１の光学面２０３ａにより光軸方向に屈折された第２の信号光の焦点が受光手段２０２上に一致するように集光させる第２の光学面２０３ｂと、発光手段２０１から出射された第１の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させて第１の光学面２０３ａから出射させる第３の光学面２０３ｃとを備える。

発光手段２０１は、レーザダイオードや発光ダイオードなど、データ信号を伝送するための十分な応答速度を有する発光素子で構成される。また、この発光手段２０１は、発光素子を駆動するための駆動回路を有していても良い。

受光手段２０２は、フォトダイオードや信号受信が可能な撮像素子などの受光素子で構成される。この受光手段２０２は、受光素子で受信するための増幅回路や受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する回路を有していても良い。

発光手段２０１および受光手段２０２を固定するための基板２０４(電極及びパッケージ)は、ホログラムピックアップなどで用いられる複数本の電極(リード)とプラスチックパッケージで構成されたリードフレームや、上面、側面あるいは裏面に電極を有するセラミックパッケージや、シリコン基板やガラスエポキシ基板などの平板基板や、透明性を有するガラス基板や屈曲が可能なフレキシブル基板で構成される。

また、これらの発光手段２０１及び受光手段２０２は、パッケージ・基板の単一の平面に、傾けることなく積層実装することが可能である。そのため、ホログラムピックアップやセラミックパッケージへの部品実装などの汎用的な設備と組立技術を利用可能となるので、製造及び組立に係るコストダウンを図ることができる。

なお、これらの発光手段２０１及び受光手段２０２は、発光面又は受光面が最適な高さ位置になるように、或いは電気的に分離されるように、窒化珪素やシリコン、アルミニウムやセラミック基板などによる補助基板を介して、基板２０４に実装されてもよい。また、発光手段２０１が受光手段２０２を介して、基板２０４に実装される構造としてもよいし、受光手段２０２が発光手段２０１を介して基板２０４に実装される構造としてもよい。

また、補助基板は、窒化珪素やシリコン、アルミニウムやセラミック基板で構成され、基板上に信号線が配線されてもよい。

図４は、本実施形態に係る発光装置２０の多重焦点レンズ２０３の構造を模式的に表した図である。

図４に示すように、多重焦点レンズ２０３は、光ファイバ９から出射された第２の信号光の光軸上に頂点を有し光ファイバ９側に向かって凸形状を有する第１の光学面２０３ａと、光ファイバ９から出射された第２の信号光の光軸上に頂点を有し、発光手段２０１側に凸形状を有する第１の光学面２０３ｃと、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光の光軸に平行な軸上に頂点を有し、受光手段２０２側に凸形状を有する第２の光学面２０３ｂを有している。

≪発光装置の作用≫
次に、本実施形態に係る発光装置２０の作用について説明する。

まず、多重焦点レンズ２０３は、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光が入射されると、第１の光学面２０３ａにおいて入射された第２の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させる。

そして、第１の光学面２０３ａで屈折された第２の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ２０３内を透過し、透過した第２の信号光のうち第２の光学面２０３ｂに到達した信号光が、受光手段２０２上に集光される。

具体的には、第２の光学面２０３ｂに到達した第２の信号光の焦点が受光手段２０２上に一致するように、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光が集光される。

一方、発光手段２０１から出射された第１の信号光は、第３の光学面２０３ｃにおいて光軸方向に屈折される。

そして、第３の光学面２０３ｃで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ２０３内を透過し、透過した信号光は第１の光学面２０３ａにより光ファイバ９の端面に集光される。

具体的には、第１の光学面２０３ａに到達した第１の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように、多重焦点レンズ２０３内を透過した第１の信号光が集光される。

このように本実施形態に係る発光装置２０においては、光ファイバ９及び発光手段２０１からの信号光の出射光束を、一旦、方向性を持たない平行光に変換したのち、受光手段２０２及び光ファイバ９にそれぞれ収束することで、発光手段２０１の出射光束を、出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された光ファイバ９に収束させることができる。また、光ファイバ９からの信号光の出射光束を、光ファイバ９の出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された受光手段２０２に収束させることができる。

また、このように光ファイバ９の出射光軸、発光手段２０１の出射光軸、受光手段２０２の入射光軸をすべて同一方向とすることで、光ファイバ９、発光手段２０１及び受光手段２０２を傾けることなく、平行または垂直の一軸方向にて実装し、且つ、多重焦点レンズ２０３及びファイバ保持部２０５も含め、同一方向に積層させながら組立、固定することが可能となる。

更に、光ファイバ９及び発光手段２０１からの信号光の出射光束を一旦平行光とすることで、多重焦点レンズ２０３の第１の光学面２０３ａに対する第２の光学面２０３ｂ又は第３の光学面２０３ｃのそれぞれの偏芯の影響を受けにくくなるので、製造段階や経年劣化における偏芯による性能劣化を緩和することができる。

このように本実施形態に係る発光装置２０においては、これらの構成を採ることにより、各部品を高密度かつ高精度な実装と、装置の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンを図ることができる。

なお、図３に示す本実施形態に係る発光装置２０は、発光装置２０の受光手段２０２に入射される光量を決定する第２の光学面２０３ｂが第３の光学面２０３ｃよりも小さくなるように設計されている。これは、発光装置２０から受光装置３０に伝送される映像信号などの伝送速度よりも、受光装置３０から発光装置２０に伝送される制御信号などの伝送速度の方が低速であり、必要となる信号光の光量が小さい場合に、特に効果が大きくなる。

そのため、本実施形態に係る発光装置２０においては、伝送速度が低いデータ伝送を行うための第２の光学面２０３ｂと、伝送速度が高いデータ伝送を行うために第３の光学面２０３ｃとの面積比率は例えば１対９としている。

この場合、より高速な伝送を行うために、発光手段２０１から出射される出射光束の光軸を光ファイバ９に入射し易い光ファイバ９の光軸上となるように発光手段２０１及び光ファイバ９を配置する。そして、制御信号等の伝送速度が低いデータ伝送を行うために、光ファイバ９の出射光軸から離れた発光手段２０１の側部に受光手段２０２を配置する。

このように、制御信号等の伝送速度が低いデータ伝送を行う場合、第２の光学面２０３ｂの必要面積を小さくすることができるので、光ファイバ９の出射光軸からずれた位置に受光手段２０２を配置することが可能となる。

さらには、伝送速度が低いデータ伝送を行うため、受光手段２０２の受光面積を大面積とすることができるので、受光手段２０２に集光された第２の信号光の入射位置が、組立・調整や経年変化により変位した場合の信号光の低下を緩和することが可能になる。

或いは、多焦点レンズ２０３の組立・調整時に受光手段２０２に集光された第２の信号光の受光量を観察する必要がなく、光ファイバ９に入射された光量のみを観察しながら組立・調整をすることが可能になる。

なお、この多重焦点レンズ２０３は、パッケージまたは基板２０４に搭載された発光手段２０１および受光手段２０２の位置に対して最適な位置となるような機械精度で整組立により実装される。調整組立による実装においては、発光手段２０１や受光手段２０２の位置や出射光束の位置、方向、受光手段での受光量などを観察し、最適な位置になるように調整後、実装される。

多重焦点レンズ２０３の固定は、発光手段２０１や受光手段２０２が実装された基板２０４やパッケージへのUV硬化樹脂や熱硬化樹脂などによる樹脂接着や、レーザなどを使った溶接、融着などにより行われる。

また、この多重焦点レンズ２０３は、パッケージに実装された発光手段２０１及び受光手段２０２及び配線のためのワイヤーボンディングなどを保護するためのキャップとしての機能・構造を合わせ持つことが可能である。

この多重焦点レンズ２０３の構造・組立に関しても、発光手段２０１や受光手段２０２の実装組立と同様に、ホログラムピックアップなどの実装・組立設備を利用可能であり、またホログラムレンズキャップなどの汎用金型を流用可能である。更には多重焦点レンズ２０３を発光装置２０と受光装置３０で同じ構造とすることで、部品点数や組立・検査工数の削減による初期投資の低減とコストダウンを図ることができる。

また、ファイバ保持部２０５は、光ファイバ９の出射面が所望の位置に配置されるように位置決め及び固定される。この固定は、光ファイバケーブル５を発光装置２０又は受光装置３０から取り外し可能とする場合には脱着可能とし、光ファイバケーブル５を発光装置２０又は受光装置３０と一体構造として脱着不可能とする場合には、UV硬化樹脂や熱硬化樹脂などによる樹脂接着や、レーザなどを使った溶接、融着などにより行われる。

ファイバ保持部２０５の材質は、アルミなどの金属やガラスや合成樹脂などで構成される。ガラスや合成樹脂として透明部材を用い、多重焦点レンズ２０３と一体構造とした場合、更に、部品点数や組立・検査工数の削減及び組立精度の向上が可能となる。

≪受光装置の構成≫
次に、本実施形態に係る受光装置３０の構成について説明する。

図５は、本実施形態に係る受光装置３０の構成を示す構成図である。

図５に示すように、本実施形態に係る受光装置３０は、基板３０４に実装された信号光を発光する発光手段３０１と、光ファイバ９から出射された信号光を受光する受光手段３０２と、信号光を屈折及び集光させる多重焦点レンズ３０３と、光ファイバ９を保持するファイバ保持部３０５とを備える。

多重焦点レンズ３０３は、光ファイバ９から出射された第１の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させると共に、発光手段３０１から出射された第２の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように集光させる第１の光学面３０３ａと、発光手段３０１から出射された第２の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させて第１の光学面２０３ａから出射させる第２の光学面３０３ｂと、光ファイバ９の端面から出射され、第１の光学面３０３ａにより進行方向が光軸方向に屈折された第１の信号光の焦点が受光手段３０２上に一致するように集光させる第３の光学面３０３ｃとを備える。

発光手段３０１は、レーザダイオードや発光ダイオードなど、データ信号を伝送するための十分な応答速度を有する発光素子で構成される。また、この発光手段３０１は、発光素子を駆動するための駆動回路を有していても良い。

受光手段３０２は、フォトダイオードや信号受信が可能な撮像素子などの受光素子で構成される。この受光手段３０２は、受光素子で受信するための増幅回路や受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する回路を有していても良い。

基板３０４は、図３に示した基板２０４と同様である。

≪受光装置の作用≫
次に、本実施形態に係る受光装置３０の作用について説明する。

まず、多重焦点レンズ３０３は、光ファイバ９の端面から出射された第１の信号光が入射されると、第１の光学面３０３ａにおいて入射された第１の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させる。

そして、第１の光学面３０３ａで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ３０３内を透過し、透過した信号光のうち第３の光学面３０３ｃに到達した信号光が、受光手段３０２上に集光される。

具体的には、第３の光学面３０３ｃに到達した第１の信号光の焦点が受光手段３０２上に一致するように、光ファイバ９の端面から出射された第１の信号光が集光される。

一方、発光手段３０１から出射された第２の信号光は、第２の光学面３０３ｂにおいて光軸方向に屈折される。

そして、第２の光学面３０３ｂで屈折された第２の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ３０３内を透過し、透過した信号光は第１の光学面３０３ａにより光ファイバ９の端面に集光される。

具体的には、第１の光学面３０３ａに到達した第２の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように、多重焦点レンズ３０３内を透過した信号光が集光される。

このように本実施形態に係る受光装置３０においては、光ファイバ９及び発光手段３０２からの信号光の出射光束を、一旦、方向性を持たない平行光に変換したのち、受光手段３０２及び光ファイバ９にそれぞれ収束することで、光ファイバ９からの信号光の出射光束を、出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された受光手段３０２に収束させることができる。また、発光手段３０１からの信号光の出射光束を、光ファイバ９の出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された光ファイバ９の出入射口に収束させることができる。

また、このように光ファイバ９の出射光軸、発光手段３０１の出射光軸、受光手段３０２の入射光軸をすべて同一方向とすることで、光ファイバ９、発光手段３０１及び受光手段３０２を傾けることなく、平行または垂直の一軸方向にて実装し、且つ、多重焦点レンズ３０３及びファイバ保持部３０５も含め、同一方向に積層させながら組立、固定することが可能となる。

更に、光ファイバ９及び発光手段３０２からの信号光の出射光束を一旦平行光とすることで、多重焦点レンズ３０３の第１の光学面３０３ａに対する第２の光学面３０３ｂ又は第３の光学面３０３ｃのそれぞれの偏芯の影響を受けにくくなるので、製造段階や経年劣化における偏芯による性能劣化を緩和することができる。

このように本実施形態に係る受光装置３０においては、これらの構成を採ることにより、各部品を高密度かつ高精度な実装と、装置の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンを図ることができる。

なお、図５に示す本実施形態に係る受光装置３０は、受光装置３０の受光手段３０２に入射される光量を決定する第３の光学面２０３ｃが第２の光学面２０３ｂよりも大きくなるように設計したものである。これは、発光装置２０から受光装置３０に伝送される映像信号などの伝送速度よりも、受光装置３０から発光装置２０に伝送される制御信号などの伝送速度の方が低速であり、必要となる信号光の光量が小さい場合に、特に効果が大きくなる。

そのため、本実施形態に係る受光装置３０においては、伝送速度が低いデータ伝送を行うために第２の光学面３０３ｂと、伝送速度が高いデータ伝送を行うために第３の光学面３０３ｃとの面積比率を例えば１対９としている。

この場合、より高速な伝送を行うために、受光手段３０２へ入射される入射光束の光軸を、第３の光学面３０３ｃの面積ができるだけ大きくなるように光ファイバ９の光軸となるように受光手段３０２及び光ファイバ９を配置する。そして、制御信号等の伝送速度が低いデータ伝送を行うために、光ファイバ９の出射光軸から離れた受光手段３０２の側部に発光手段３０１を配置する。

このように、制御信号等の伝送速度が低いデータ伝送を行う場合、発光手段３０１から出射され、第２の光学面３０３ｂ及び第１の光学面３０３ａを介して光ファイバ９へ入射する光量は、発光手段３０１から出射される光量よりも小さくてよいため、光ファイバ９へ入射する光束の直径を光ファイバ９の出入射開口よりも大きくすることができるので、光ファイバ９に集光された第２の信号光の入射位置が、組立・調整や経年変化により変位した場合の信号光の低下を緩和することが可能になる。

或いは、多焦点レンズ３０３の組立・調整時に光ファイバ９に集光された第２の信号光の光量を観察する必要がなく、受光手段３０２に集光された受光量のみを観察しながら組立・調整をすることが可能になる。

なお、この多重焦点レンズ３０３は、パッケージまたは基板３０４に搭載された発光手段３０１および受光手段３０２の位置に対して最適な位置となるように、機械精度または調整組立により実装される。調整組立による実装においては、発光手段３０１や受光手段３０２の位置や出射光束の位置、方向、受光手段での受光量などを観察し、最適な位置になるように調整後、実装される。

多重焦点レンズ３０３の固定は、発光手段３０１や受光手段３０２が実装された基板３０４やパッケージへのUV硬化樹脂や熱硬化樹脂などによる樹脂接着や、レーザなどを使った溶接、融着などにより行われる。

また、この多重焦点レンズ３０３は、パッケージに実装された発光手段３０１及び受光手段３０２及び配線のためのワイヤーボンディングなどを保護するためのキャップとしての機能・構造を合わせ持つことが可能である。

この多重焦点レンズ３０３の構造・組立に関しても、発光手段３０１や受光手段３０２の実装組立と同様に、ホログラムピックアップなどの実装・組立設備を利用可能であり、またホログラムレンズキャップなどの汎用金型を流用可能である。更には多重焦点レンズ３０３を発光装置２０と受光装置３０で同じ構造とすることで、部品点数や組立・検査工数の削減による初期投資の低減とコストダウンを図ることができる。

また、ファイバ保持部３０５は、光ファイバ９の出射面が所望の位置に配置されるように位置決め及び固定される。

この固定は、光ファイバケーブル５を発光装置２０又は受光装置３０から取り外し可能とする場合には脱着可能とし、光ファイバケーブル５を発光装置２０又は受光装置３０と一体構造として脱着不可能とする場合には、UV硬化樹脂や熱硬化樹脂などによる樹脂接着や、レーザなどを使った溶接、融着などにより行われる。

ファイバ保持部３０５の材質は、アルミなどの金属やガラスや合成樹脂などで構成される。ガラスや合成樹脂として透明部材を用い、多重焦点レンズ３０３と一体構造とした場合、更に、部品点数や組立・検査工数の削減及び組立精度の向上が可能となる。

≪本実施形態の効果≫
以上のように、本実施形態に係る映像送信装置２および映像受信装置３における発光装置２０および受光装置３０によれば、光ファイバ９の出射光束を収束するための第１の光学面２０３ａ，３０３ａと、第２の光学面２０３ｂ，３０３ｂと、第３の光学面２０３ｃ，３０３ｃとが、一体的な多重焦点レンズ２０３，３０３の一部として構成することによって、発光手段２０１，３０１の出射光束、及び光ファイバ９の出射光束を、ビームスプリッタやプリズムなどを用いることなく、合分波することが可能である。これにより、部品点数が削減され、発光装置２０及び受光装置３０、更には映像送信装置２及び映像受信装置３の小型化及び製造の容易化が可能となる。

また、多重焦点レンズ２０３，３０３における第１の光学面２０３ａ，３０３ａと第２の光学面２０３ｂ，３０３ｂ、及び第１の光学面２０３ａ，３０３ａと第３の光学面２０３ｃ，３０３ｃの間で、一旦、方向性を持たない平行光とすることで、発光手段２０１，３０１と受光手段２０２，３０２と光ファイバ９が異なる軸上に配置されるにもかかわらず、光ファイバ９の端面での信号光の結合を実現する。

更に、上述の平行光を用いることにより、光ファイバ９の出射光軸、発光手段２０１，３０１の出射光軸、受光手段２０２，３０２の入射光軸をすべて同一方向とすることが可能であり、光ファイバ９、発光手段２０１，３０１、受光手段２０２，３０２を傾けることなく、平行または垂直の一軸方向にて実装し、且つ、多重焦点レンズ２０３，３０３、ファイバ保持部２０５，３０５も含め、同一方向に積層させながら組立、固定することが可能となる。

そして、この方向性を持たない平行光は、第１の光学面２０３ａ，３０３ａに対する第２の光学面２０３ｂ，３０３ｂ又は第３の光学面２０３ｃ，３０３ｃのそれぞれの偏芯による性能劣化を緩和することができる。

すなわち、本実施形態に係る映像送信装置２および映像受信装置３における発光装置２０および受光装置３０によれば、効率的な光ファイバへの結合と装置の小型化、製造の容易化を可能としつつ、安価な発光装置及び受光装置を提供することができる。

＜変形例１＞
本実施形態に係る発光装置及び受光装置では、多重焦点レンズ２０３，３０３により信号光の合分波を行うが、変形例１に係る発光装置及び受光装置は、更に、光ファイバ９から出射された信号光の光路上に信号光の波長を選択的に透過させる波長選択フィルタ２０６，３０６を備える。

図６は、変形例１に係る発光装置２０の構成を示す構成図である。

図６に示すように、発光装置２０において、光ファイバ９から出射された信号光の光路上に、信号光の波長を選択的に透過させる波長選択フィルタ２０６を備える。具体的には、例えば、受光手段２０２の入射面、受光手段２０２と第２の光学面２０３ｂの間、第２の光学面２０３ｂの出射面、第２の光学面２０３ｂと第１の光学面２０３ａの間、第１の光学面２０３ａの入射面、又は第１の光学面２０３ａと光ファイバ９の間に、誘電体多層膜や波長選択性を有する樹脂材料等で構成された波長選択フィルタ２０６が配置される。

これにより、発光装置２０の発光手段２０１の出射する光の波長と光ファイバ９から出射された光の波長とが異なる場合においても、発光手段２０１の出射する光を遮断する波長選択性を有する波長選択フィルタを設けることで、発光装置２０の発光手段２０１の出射する光をノイズとして受光することなく、送信と受信の光学的遮断性能をより強固にすることが可能である。これにより単純な構造でありながら、波長選択フィルタによりノイズが遮断された光を、光ファイバとの間で効率的に送受光することができる。

図７は、変形例１に係る受光装置３０の構成を示す構成図である。

図７に示すように、受光装置３０において、光ファイバ９の端面から出射された信号光の光路上に、信号光の波長を選択的に透過させる波長選択フィルタ３０６を備える。具体的には、例えば、受光手段３０２の入射面、受光手段３０２と第３の光学面３０３ｃの間、第３の光学面３０３ｃの出射面、第３の光学面３０３ｃと第１の光学面３０３ａの間、第１の光学面３０３ａの入射面、又は第１の光学面３０３ａと光ファイバ９の間に、誘電体多層膜や波長選択性を有する樹脂材料等で構成された波長選択フィルタ３０６が配置される。

これにより、受光装置３０の発光手段３０１の出射する光の波長と光ファイバ９から出射された光の波長が異なる場合においても、発光手段３０１の出射する光を遮断する波長選択性を有する波長選択フィルタを設けることで、受光装置３０の発光手段３０１の出射する光をノイズとして受光することなく、送信と受信の光学的遮断性能をより強固にすることが可能である。これにより同一周波数帯域による全二重通信を容易に実現できる。

＜変形例２＞
本実施形態に係る発光装置２０及び受光装置３０では、多重焦点レンズ２０３，３０３の第１の光学面２０３ａ，３０３ａ、第２の光学面２０３ｂ，３０３ｂ、及び第３の光学面２０３ｃ，３０３ｃは、球面や非球面の凸又は凹レンズの形状を有しているが、変形例２に係る発光装置２０及び受光装置３０は、これらを回折素子で構成する。

図８は、変形例２に係る発光装置２０の構成を示す構成図である。

図８に示すように、変形例２に係る発光装置２０は、多重焦点レンズ４０３以外について、図３に示す本実施形態に係る発光装置２０の構成と同様の構成を有する。

多重焦点レンズ４０３は、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させ、発光手段２０１から出射された第１の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように集光させる第１の光学面４０３ａと、光ファイバ９の端面から出射され第１の光学面４０３ａにより光軸方向に屈折された第２の信号光の焦点が受光手段２０２上に一致するように集光させる第２の光学面４０３ｂと、発光手段２０１から出射された第１の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させ第１の光学面４０３ａから出射させる第３の光学面４０３ｃとを有する。

図９は、変形例２に係る発光装置２０の多重焦点レンズ４０３の構成を示す構成図である。

図９に示すように、多重焦点レンズ４０３は、第１の光学面４０３ａと第２の光学面４０３ｂと、第３の光学面４０３ｃとが回折素子で構成され、第２の光学面４０３ｂと第３の光学面４０３ｃとがエリア分割されている。

このエリア分割の比率は、光信号伝送システム１００において発光装置２０と受光装置３０で双方向伝送を行う際のそれぞれの伝送速度や、発光装置２０や受光装置３０における発光手段２０１，３０１から出射される光量及び受光手段２０２，３０２に入射される光量で決定され、分割された各面の位置または分割された各回折光の照射位置に応じて、発光手段２０１，３０１および受光手段２０２，３０２の配置が決定される。

なお、多重焦点レンズは、凸又は凹レンズだけ、或いは回折素子だけ、或いは、凸レンズ、凹レンズ、回折素子を組み合わせて構成することができる。

以上のように、変形例２に係る発光装置２０及び受光装置３０によれば、回折素子を備えた多重焦点レンズを用いるので、より装置の小型化が可能になる。

＜変形例３＞
本実施形態に係る発光装置２０においては、伝送速度が低いデータ伝送を行うために第２の光学面２０３ｂを用い、伝送速度が高いデータ伝送を行うために第３の光学面２０３ｃを用いるので、第２の光学面２０３ｂと第３の光学面２０３ｃとの面積比率は１対９としている。

変形例３に係る発光装置２０は、この面積比率を例えば５対５とする。

この場合、発光装置２０と受光装置３０とで同一仕様の発光手段および受光手段を採用することができ、また、発光装置２０と受光装置３０とで発光手段及び受光手段を同一位置に設置することができる。

＜変形例４＞
本実施形態に係る発光装置２０においては、光ファイバ９の端面に向けて第１の信号光を発光する１つの発光手段２０１と、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光を受光する１つの受光手段２０２とを備える構成とした。

しかしながら、より効率的かつ安価に広帯域の光伝送を可能とするために、複数の発光手段及び受光手段を用い、複数の光信号を送信する必要がある場合がある。

このような場合の一例として、映像信号伝送のHDMIインターフェースに基づく光伝送があげられる。

HDMIインターフェースは、1080-60P映像信号の伝送において、最大1.65Gbpsの高速な３ｃｈの色信号と、同じく１ｃｈのクロック信号の合計４ｃｈの片方向の信号伝送と、数Mbps〜数十Mbpsの制御信号の双方向の信号伝送として、送受各１ｃｈの低速な信号伝送を行うものである。

HDMIインターフェースを光信号で伝送する方式には、高速な４ｃｈの電気信号と低速な送受各１ｃｈの電気信号を、そのまま光信号に変換して伝送する方式か、又は、高速な４ｃｈの電気信号と低速な１ｃｈの複数の送信信号を、一端電気的にシリアル変換し、信号本数を低減した後、光信号に変換して伝送する方式が考えられる。

電気信号をシリアル化することなく複数の光信号として伝送する方式においては、電気信号をそのまま光信号に変換して伝送するため、デジタル的な処理が不要となり、少ない生産量において、デジタルIC等のシリアル変換のための初期投資が不要になるという効果がある。

一方、複数の電気信号をシリアル変換し、信号本数を低減した後、光信号に変換して伝送する方式では、生産量が確保でき、シリアル化のためのデジタルIC等への初期投資の回収が見込める場合において有効な方式となる。即ち、シリアル化により光信号の本数を低減することにより、電気−光変換のためのレーザダイオードやフォトダイオードなどの受発光手段や、増幅アンプやレーザドライバなどの電気部品を低減することができる。

そこで、変形例４に係る発光装置２０及び受光装置３０では、高速な４ｃｈの電気信号と低速な１ｃｈの電気信号とが２ｃｈでシリアル変換された電気信号を、２ｃｈの異なる波長の光信号に変換し、この変換した２ｃｈの送信信号と１ｃｈの受信信号とを合分波して1本の光ファイバで伝送させる。

≪発光装置の構成≫
図１０は、変形例４に係る発光装置２０の構成を示す構成図である。

図１０に示すように、変形例４に係る発光装置２０は、基板２０４と、この基板２０４上に設置され、シリアル変換された２ｃｈの電気信号をそれぞれ異なる波長の光信号に変換して光ファイバ９の端面に向けて波長の異なる２つの第１の信号光をそれぞれ発光する第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂと、それぞれ発光された２つの第１の信号光における２つの第１の光軸と平行な第２の光軸上に設置され、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光を受光する受光手段５０２と、第１及び第２の信号光を屈折及び集光させる多重焦点レンズ５０３と、光ファイバ９を保持するファイバ保持部２０５とを備える。

多重焦点レンズ５０３は、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光の進行方向を第２の光軸方向に屈折させると共に、第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂから出射されたそれぞれの第１の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように集光させるために、光ファイバ９の端面側に設けた第１の光学面５０３ａと、光ファイバ９の端面から出射されて第１の光学面５０３ａにより第２の光軸方向に屈折された第２の信号光の焦点が受光手段５０２の受光面に一致するように集光させるために、受光手段５０２側に設けた第２の光学面５０３ｂと、第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂから出射されたそれぞれの第１の信号光の進行方向を第１の光軸方向に屈折させて第１の光学面５０３ａから出射させるために、第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂ側に第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂにそれぞれ対応して設けた第３の光学面５０３ｃ，５０３ｄとを有する。

第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂは、レーザダイオードや発光ダイオードなど、データ信号を伝送するための十分な応答速度を有する発光素子で構成され、それぞれ異なる波長の信号光を発光する。また、この第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂは、発光素子を駆動するための駆動回路を有していても良い。

受光手段５０２は、フォトダイオードや信号受信が可能な撮像素子などの受光素子で構成される。この受光手段５０２は、受光素子で受信するための増幅回路や受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する回路を有していても良い。

第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂ及び受光手段５０２を固定するための基板２０４(電極及びパッケージ)は、ホログラムピックアップなどで用いられる複数本の電極(リード)とプラスチックパッケージで構成されたリードフレームや、上面、側面あるいは裏面に電極を有するセラミックパッケージや、シリコン基板やガラスエポキシ基板などの平板基板や、透明性を有するガラス基板や屈曲が可能なフレキシブル基板で構成される。

また、これらの第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂ及び受光手段５０２は、パッケージ・基板の単一の平面に、傾けることなく積層実装することが可能である。そのため、ホログラムピックアップやセラミックパッケージへの部品実装などの汎用的な設備と組立技術を利用可能となるので、製造及び組立に係るコストダウンを図ることができる。

なお、これら第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂ及び受光手段５０２は、発光面又は受光面が最適な高さ位置になるように、或いは電気的に分離されるように、窒化珪素やシリコン、アルミニウムやセラミック基板などによる補助基板を介して、基板２０４に実装されてもよい。また、第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂが受光手段５０２を介して、基板２０４に実装される構造としてもよいし、受光手段５０２が第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂを介して基板２０４に実装される構造としてもよい。

また、補助基板は、炭化珪素やシリコン、アルミニウムやセラミック基板で構成され、基板上に信号線が配線されてもよい。

図１１は、変形例４に係る発光装置２０の多重焦点レンズ５０３の構造を模式的に表した図である。

図１１に示すように、多重焦点レンズ５０３は、光ファイバ９から出射された第２の信号光の光軸上に頂点を有し光ファイバ９側に向かって凸形状を有する第１の光学面５０３ａと、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光の光軸と平行な第２軸上に頂点を有し、受光手段５０２側に凸形状を有する第２の光学面５０３ｂと、第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂが発光する信号光の光軸上に頂点を有し、第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂ側に凸形状を有する２つの第３の光学面５０３ｃ，５０３ｄを有している。

ここで、第３の光学面５０３ｃは、第１の発光手段５０１ａが発光する信号光の光軸上に頂点を有しており、第３の光学面５０３ｄは、第２の発光手段５０１ｂが発光する信号光の光軸上に頂点を有している。

≪発光装置の作用≫
次に、変形例４に係る発光装置２０の作用について説明する。

まず、多重焦点レンズ５０３は、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光が入射されると、第１の光学面５０３ａにおいて入射された第２の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させる。

そして、第１の光学面５０３ａで屈折された第２の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ５０３内を透過し、透過した第２の信号光のうち第２の光学面５０３ｂに到達した信号光が、受光手段５０２上に集光される。

具体的には、第２の光学面５０３ｂに到達した第２の信号光の焦点が受光手段５０２上に一致するように、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光が集光される。

一方、第１の発光手段５０１ａから出射された所定の波長の第１の信号光は、第３の光学面５０３ｃにおいて光軸方向に屈折される。

そして、第３の光学面５０３ｃで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ５０３内を透過し、透過した信号光は第１の光学面５０３ａにより光ファイバ９の端面に集光される。

具体的には、第１の光学面５０３ａに到達した第１の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように、多重焦点レンズ５０３内を透過した第１の信号光が集光される。

同様に、第２の発光手段５０１ｂから出射された所定の波長の第１の信号光は、第３の光学面５０３ｄにおいて光軸方向に屈折される。

そして、第３の光学面５０３ｄで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ５０３内を透過し、透過した信号光は第１の光学面５０３ａにより光ファイバ９の端面に集光される。

具体的には、第１の光学面５０３ａに到達した第１の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように、多重焦点レンズ５０３内を透過した第１の信号光が集光される。

このように変形例４に係る発光装置２０においては、光ファイバ９及び第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂからの信号光の出射光束を、一旦、方向性を持たない平行光に変換したのち、受光手段５０２及び光ファイバ９にそれぞれ収束することで、第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂの出射光束を、出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された光ファイバ９に収束させることができる。また、光ファイバ９からの信号光の出射光束を、光ファイバ９の出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された受光手段５０２に収束させることができる。

また、このように光ファイバ９の出射光軸、第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂの出射光軸、及び受光手段５０２の入射光軸をすべて同一方向とすることで、光ファイバ９、第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂ及び受光手段５０２を傾けることなく、平行または垂直の一軸方向にて実装し、且つ、多重焦点レンズ５０３及びファイバ保持部２０５も含め、同一方向に積層させながら組立、固定することが可能となる。

更に、光ファイバ９及び第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂからの信号光の出射光束を一旦平行光とすることで、多重焦点レンズ５０３の第１の光学面５０３ａに対する第２の光学面５０３ｂ又は第３の光学面５０３ｃ，５０３ｄのそれぞれの偏芯の影響を受けにくくなるので、製造段階や経年劣化における偏芯による性能劣化を緩和することができる。

このように変形例４に係る発光装置２０においては、これらの構成を採ることにより、各部品を高密度かつ高精度な実装と、装置の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンを図ることができる。

また、変形例４に係る発光装置２０では、第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂと、第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂに対応する第３の光学面５０３ｃ，５０３ｄが設けられた多重焦点レンズ５０３とを備えており、それぞれ異なる波長の信号光を用いることができるので、HDMIインターフェースによる光信号を伝送する場合、１本の光ファイバで２ｃｈの送信信号を光伝送することができる。

≪受光装置の構成≫
次に、変形例４に係る受光装置３０の構成について説明する。

図１２は、変形例４に係る受光装置３０の構成を示す構成図である。

図１２に示すように、変形例４に係る受光装置３０は、基板３０４に実装された信号光を発光する発光手段６０１と、２ｃｈにシリアル変換された電気信号が光変換されて光ファイバ９から出射された信号光を受光する第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂと、信号光を屈折及び集光させる多重焦点レンズ６０３と、所定の波長の信号光を選択的に透過させる第１，第２の波長選択フィルタ６０６ａ，６０６ｂと、光ファイバ９を保持するファイバ保持部３０５とを備える。

多重焦点レンズ５０３は、光ファイバ９の端面から出射された第１の信号光の進行方向を第２の光軸方向に屈折させると共に、発光手段６０１から出射された第２の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように集光させるために光ファイバ９の端面側に設けた第１の光学面６０３ａと、発光手段６０１から出射された第２の信号光の進行方向を第３の光軸方向に屈折させて第１の光学面６０３ａから出射させるために、発光手段６０１側に設けた第２の光学面６０３ｂと、光ファイバ９の端面から出射されて第１の光学面６０３ａにより進行方向が第２の光軸方向に屈折された第１の信号光の焦点が第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂの受光面に一致するように集光させるために、第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂ側に第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂに対応して設けられた第３の光学面６０３ｃ，６０３ｄを有する。

発光手段６０１は、レーザダイオードや発光ダイオードなど、データ信号を伝送するための十分な応答速度を有する発光素子で構成される。また、この発光手段６０１は、発光素子を駆動するための駆動回路を有していても良い。

第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂは、フォトダイオードや信号受信が可能な撮像素子などの受光素子で構成される。この第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂは、受光素子で受信するための増幅回路や受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する回路を有していても良い。

第１，第２の波長選択フィルタ６０６ａ，６０６ｂは、第１の信号光のうち、それぞれ所定の波長の信号光を透過させる特性を有する誘電体多層膜や、樹脂材料等で構成され、それぞれ第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂへの入射光路上に配置される。具体的には、第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂの入射面、第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂと第３の光学面６０３ｃ，６０３ｄの間、第３の光学面６０３ｃ，６０３ｄの出射面、第３の光学面６０３ｃ，６０３ｄと第１の光学面６０３ａの間、第１の光学面６０３ａの入射面、又は第１の光学面６０３ａと光ファイバ９の間に配置される。

基板３０４は、図３に示した基板２０４と同様である。

≪受光装置の作用≫
次に、変形例４に係る受光装置３０の作用について説明する。

まず、多重焦点レンズ６０３は、光ファイバ９の端面から出射された複数の異なる波長の信号光を含む第１の信号光が入射されると、第１の光学面６０３ａにおいて入射された第１の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させる。

そして、第１の光学面６０３ａで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ６０３内を透過し、透過した信号光のうち第３の光学面６０３ｃに到達した信号光が、第１の受光手段６０２ａ上に集光される。

具体的には、第３の光学面６０３ｃに到達した第１の信号光の焦点が第１の受光手段６０２ａ上に一致するように、光ファイバ９の端面から出射された第１の信号光が集光される。このとき、第３の光学面６０３ｃから出射した信号光のうち、第１の波長選択フィルタ６０６ａにより選択的に透過された所定の波長の信号光のみが、第１の受光手段６０２ａに入射される。

同様に、第１の光学面６０３ａで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ６０３内を透過し、透過した信号光のうち第３の光学面６０３ｄに到達した信号光が、第２の受光手段６０２ｂ上に集光される。

具体的には、第３の光学面６０３ｄに到達した第１の信号光の焦点が第２の受光手段６０２ｂ上に一致するように、光ファイバ９の端面から出射された第１の信号光が集光される。このとき、第３の光学面６０３ｄから出射した信号光のうち、第２の波長選択フィルタ６０６ｂにより選択的に透過された所定の波長の信号光のみが、第２の受光手段６０２ｂに入射される。

一方、発光手段６０１から出射された第２の信号光は、第２の光学面６０３ｂにおいて光軸方向に屈折される。

そして、第２の光学面６０３ｂで屈折された第２の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ６０３内を透過し、透過した信号光は第１の光学面６０３ａにより光ファイバ９の端面に集光される。

具体的には、第１の光学面６０３ａに到達した第２の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように、多重焦点レンズ６０３内を透過した信号光が集光される。

このように変形例４に係る受光装置３０においては、光ファイバ９及び発光手段６０１からの信号光の出射光束を、一旦、方向性を持たない平行光に変換したのち、第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂ及び光ファイバ９にそれぞれ収束することで、光ファイバ９からの信号光の出射光束を、出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂに収束させることができる。また、発光手段６０１からの信号光の出射光束を、光ファイバ９の出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された光ファイバ９の出入射口に収束させることができる。

また、このように光ファイバ９の出射光軸、発光手段６０１の出射光軸、第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂの入射光軸をすべて同一方向とすることで、光ファイバ９、発光手段６０１及び第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂを傾けることなく、平行または垂直の一軸方向にて実装し、且つ、多重焦点レンズ６０３及びファイバ保持部３０５も含め、同一方向に積層させながら組立、固定することが可能となる。

更に、光ファイバ９及び発光手段６０１からの信号光の出射光束を一旦平行光とすることで、多重焦点レンズ６０３の第１の光学面６０３ａに対する第２の光学面６０３ｂ又は第３の光学面６０３ｃ，６０３ｄのそれぞれの偏芯の影響を受けにくくなるので、製造段階や経年劣化における偏芯による性能劣化を緩和することができる。

また、光ファイバ９の端面から出射された第１の信号光の光路上に、第１，第２の波長選択フィルタ６０６ａ，６０６ｂを備えているので、光ファイバ９の端面から出射された第１の信号光のうち所定の波長の信号光を選択的に透過させて、それぞれ第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂに入射させることができる。さらに、受光装置３０の発光手段６０１の出射する光の波長と光ファイバ９から出射された光の波長が異なる場合においても、発光手段６０１の出射する光を遮断するので、受光装置３０の発光手段６０１の出射する光をノイズとして受光することなく、送信と受信の光学的遮断性能をより強固にすることが可能である。これにより同一周波数帯域による全二重通信を容易に実現できる。

このように変形例４に係る受光装置３０においては、これらの構成を採ることにより、各部品を高密度かつ高精度な実装と、装置の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンを図ることができる。

なお、変形例４に係る発光装置２０では、１つの受光手段５０２を備える構成としたが、更に複数の受光手段を追加して備える構成としてもよい。この場合、多重焦点レンズ５０３は、上述した第１の光学面５０３ａと、第２の光学面５０３ｂと、第３の光学面５０３ｃ，５０３ｄとが設けられた構成に加えて、さらに追加された受光手段の数だけ、第２の光学面が新たに設けられた構成とする。

同様に、変形例４に係る受光装置３０では、１つの発光手段６０１を備える構成としたが、更に複数の発光手段を追加して備える構成としてもよい。この場合、多重焦点レンズ６０３は、上述した第１の光学面６０３ａと、第２の光学面６０３ｂと、第３の光学面６０３ｃ，６０３ｄとが設けられた構成に加えて、さらに追加された発光手段の数だけ、第２の光学面が新たに設けられた構成とする。

これにより、受光装置３０から発光装置２０へ伝送する情報を、複数の信号光を用いて光伝送することが可能となる。

≪変形例４における効果≫
以上のように、変形例４に係る映像送信装置２および映像受信装置３における発光装置２０および受光装置３０によれば、光ファイバ９の出射光束を収束するための第１の光学面５０３ａ，６０３ａと、第２の光学面５０３ｂ，６０３ｂと、第３の光学面５０３ｃ，５０３ｄ，６０３ｃ，６０３ｄとが、一体的な多重焦点レンズ５０３，６０３の一部として構成することによって、第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂの出射光束、発光手段６０１の出射光束、及び光ファイバ９の出射光束を、ビームスプリッタやプリズムなどを用いることなく、合分波することが可能である。これにより、部品点数が削減され、発光装置２０及び受光装置３０、更には映像送信装置２及び映像受信装置３の小型化及び製造の容易化が可能となる。

また、発光装置２０において、多重焦点レンズ５０３における第１の光学面５０３ａと第２の光学面５０３ｂ、及び第１の光学面５０３ａと第３の光学面５０３ｃ，５０３ｄの間で、一旦、方向性を持たない平行光とすることで、第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂと、受光手段５０２と、光ファイバ９とが異なる軸上に配置されるにもかかわらず、光ファイバ９の端面での信号光の結合を実現する。

同様に、受光装置３０において、多重焦点レンズ６０３における第１の光学面６０３ａと第２の光学面６０３ｂ、及び第１の光学面６０３ａと第３の光学面６０３ｃ，６０３ｄの間で、一旦、方向性を持たない平行光とすることで、発光手段６０１と、第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂと、光ファイバ９とが異なる軸上に配置されるにもかかわらず、光ファイバ９の端面での信号光の結合を実現する。

更に、発光装置２０においては、上述の平行光を用いることにより、光ファイバ９の出射光軸、第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂの出射光軸、及び受光手段５０２の入射光軸をすべて同一方向とすることが可能であり、光ファイバ９、第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂ、及び受光手段５０２を傾けることなく、平行または垂直の一軸方向にて実装し、且つ、多重焦点レンズ５０３、ファイバ保持部２０５も含め、同一方向に積層させながら組立、固定することが可能となる。

そして、この方向性を持たない平行光は、第１の光学面５０３ａに対する第２の光学面５０３ｂ又は第３の光学面５０３ｃ，５０３ｄのそれぞれの偏芯による性能劣化を緩和することができる。

同様に、受光装置３０においては、上述の平行光を用いることにより、光ファイバ９の出射光軸、発光手段６０１の出射光軸、及び第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂの入射光軸をすべて同一方向とすることが可能であり、光ファイバ９、発光手段６０１、及び第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂを傾けることなく、平行または垂直の一軸方向にて実装し、且つ、多重焦点レンズ６０３、ファイバ保持部３０５も含め、同一方向に積層させながら組立、固定することが可能となる。

そして、この方向性を持たない平行光は、第１の光学面６０３ａに対する第２の光学面６０３ｂ又は第３の光学面６０３ｃ，６０３ｄのそれぞれの偏芯による性能劣化を緩和することができる。

すなわち、変形例４に係る映像送信装置２および映像受信装置３における発光装置２０および受光装置３０によれば、効率的な光ファイバへの結合と装置の小型化、製造の容易化を可能としつつ、安価な発光装置及び受光装置を提供することができる。

また、変形例４に係る映像送信装置２および映像受信装置３における発光装置２０および受光装置３０によれば、HDMIインターフェースによる光信号を伝送する場合、高速な４ｃｈの電気信号と低速な１ｃｈの複数の送信信号を、一端電気的にシリアル変換し、信号本数を低減し、さらに、第１，第２の波長選択フィルタ６０６ａ，６０６ｂにより２ｃｈの信号光を選択的に透過させることにより、２ｃｈの送信信号と１ｃｈの受信信号とを確実に合分波することができるので、１本の光ファイバで２ｃｈの送信信号と１ｃｈの受信信号とを伝送することができる。

これにより、変形例１に係る発光装置２０に対して、光学面と受発光手段を追加し、高速な光信号路を１ｃｈ追加することで、シリアル化された後の電気信号を１ｃｈから２ｃｈに増加することができ、１ｃｈあたりの伝送速度を最大6.6Gbpsから最大3.3Gbpsに低減し、シリアル変換部および電気−光変換部の負荷の低減と、各電気部品の低速化によるコストダウンを実現することができる。

また、変形例４に係る映像送信装置２および映像受信装置３における発光装置２０および受光装置３０によれば、シリアル化により光信号の本数を２ｃｈの送信信号と１ｃｈの受信信号の３本として光伝送するので、高速な４ｃｈの電気信号と低速な１ｃｈの複数の電気信号を、シリアル化することなく複数の光信号として光伝送する場合に比べて、電気−光変換のためのレーザダイオードやフォトダイオードなどの受発光手段や、増幅アンプやレーザドライバなどの電気部品を低減することができる。さらに、信号本数を低減した分、合分波の際の各光軸の必要精度を緩和することができ、調整・組立性を向上するとともに、精度緩和により実使用環境における性能劣化を低減することができる。

＜変形例５＞
変形例４に係る発光装置２０では、多重焦点レンズ５０３，６０３により信号光の合分波を行うが、変形例５に係る発光装置は、更に、光ファイバ９から出射された信号光の光路上に信号光の波長を選択的に透過させる波長選択フィルタ５０６を備える。

図１３は、変形例５に係る発光装置２０の構成を示す構成図である。

図１３に示すように、発光装置２０において、光ファイバ９から出射された信号光の光路上に、信号光の波長を選択的に透過させる波長選択フィルタ５０６を備える。具体的には、例えば、受光手段５０２の入射面、受光手段５０２と第２の光学面５０３ｂの間、第２の光学面５０３ｂの出射面、第２の光学面５０３ｂと第１の光学面５０３ａの間、第１の光学面５０３ａの入射面、又は第１の光学面５０３ａと光ファイバ９の間に、誘電体多層膜や波長選択性を有する樹脂材料等で構成された波長選択フィルタ５０６が配置される。

これにより、発光装置２０の第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂの出射する光の波長と光ファイバ９から出射された光の波長とが異なる場合においても、第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂの出射する光を遮断する波長選択性を有する波長選択フィルタを設けることで、発光装置２０の第１，第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂの出射する光をノイズとして受光することなく、送信と受信の光学的遮断性能をより強固にすることが可能である。これにより単純な構造でありながら、波長選択フィルタによりノイズが遮断された光を、光ファイバとの間で効率的に送受光することができる。

＜変形例６＞
変形例４に係る発光装置２０では、多重焦点レンズ５０３の第１の光学面５０３ａ、第２の光学面５０３ｂ、及び第３の光学面５０３ｃ，５０３ｄは、球面や非球面の凸又は凹レンズの形状を有している。また、実施例４に係る受光装置３０では、多重焦点レンズ６０３の第１の光学面６０３ａ、第２の光学面６０３ｂ、及び第３の光学面６０３ｃ，６０３ｄも同様に、球面や非球面の凸又は凹レンズの形状を有している。

変形例６に係る発光装置２０及び受光装置３０は、これらを回折素子で構成する。

図１４は、変形例６に係る発光装置２０の構成を示す構成図である。

図１４に示すように、変形例６に係る発光装置２０は、多重焦点レンズ７０３以外について、図１３に示す変形例４に係る発光装置２０の構成と同様の構成を有する。

多重焦点レンズ７０３は、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光の進行方向を第２の光軸方向に屈折させると共に、第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂから出射されたそれぞれの第１の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように集光させるために、光ファイバ９の端面側に設けた第１の光学面７０３ａと、光ファイバ９の端面から出射されて第１の光学面７０３ａにより第２の光軸方向に屈折された第２の信号光の焦点が受光手段５０２の受光面に一致するように集光させるために、受光手段５０２側に設けた第２の光学面７０３ｂと、第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂから出射されたそれぞれの第１の信号光の進行方向を第１の光軸方向に屈折させて第１の光学面７０３ａから出射させるために、第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂ側に第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂにそれぞれ対応して設けた第３の光学面７０３ｃ，７０３ｄとを有する。

図１５は、変形例６に係る発光装置２０の多重焦点レンズ７０３の構成を示す構成図である。

図１５に示すように、多重焦点レンズ７０３は、第１の光学面７０３ａと第２の光学面７０３ｂと、第３の光学面７０３ｃ，７０３ｄとが回折素子で構成され、第２の光学面７０３ｂと第３の光学面７０３ｃ，７０３ｄとがエリア分割されている。

このエリア分割の比率は、光信号伝送システム１００において発光装置２０と受光装置３０で双方向伝送を行う際のそれぞれの伝送速度や、発光装置２０や受光装置３０における第１、第２の発光手段５０１ａ，５０１ｂ，及び発光手段６０１から出射される光量と、受光手段５０２，及び第１，第２の受光手段６０２ａ，６０２ｂに入射される光量とで決定され、分割された各面の位置または分割された各回折光の照射位置に応じて、これらの配置が決定される。

なお、多重焦点レンズは、凸又は凹レンズだけ、或いは回折素子だけ、或いは、凸レンズ、凹レンズ、回折素子を組み合わせて構成することができる。

以上のように、変形例６に係る発光装置２０及び受光装置３０によれば、回折素子を備えた多重焦点レンズを用いるので、より装置の小型化が可能になる。

＜変形例７＞
HDMIインターフェースに基づく映像信号伝送の光伝送を行う場合、1080-60P映像信号の伝送において、最大1.65Gbpsの高速な３ｃｈの色信号と、同じく１ｃｈのクロック信号の合計４ｃｈの片方向の信号伝送と、数Mbps〜数十Mbpsの制御信号の双方向の信号伝送として、送受各１ｃｈの低速な信号伝送を行う必要がある。

ここで、HDMIインターフェースを光信号で伝送する方式には、高速な４ｃｈの電気信号と低速な送受各１ｃｈの電気信号を、そのまま光信号に変換して伝送する方式か、又は、高速な４ｃｈの電気信号と低速な１ｃｈの複数の送信信号を、一端電気的にシリアル変換し、信号本数を低減した後、光信号に変換して伝送する方式が考えられる。

複数の電気信号をシリアル変換し、信号本数を低減した後、光信号に変換して伝送する方式では、生産量が確保でき、シリアル化のためのデジタルIC等への初期投資の回収が見込める場合において有効な方式となる。

そこで、変形例４に係る発光装置２０では、高速な４ｃｈの電気信号と低速な１ｃｈの複数の電気信号を、電気的にシリアル変換し、２ｃｈの送信信号と１ｃｈの受信信号として１本の光ファイバで伝送させ、又、変形例４に係る受光装置３０では、２ｃｈの高速な受信信号と１ｃｈの低速な送信信号として１本の光ファイバで伝送させる。

一方、電気信号をシリアル化することなく、そのまま複数の光信号として伝送する方式においては、電気信号をそのまま光信号に変換して伝送するため、デジタル的な処理が不要となり、少ない生産量において、デジタルIC等のシリアル変換のための初期投資が不要になるという効果がある。

そこで、変形例７に係る発光装置２０では、高速な４ｃｈの電気信号と低速な１ｃｈの電気信号を、そのまま合計５ｃｈの光信号に変換し、５ｃｈの高速な送信信号と、１ｃｈの低速な受信信号を合分波して1本の光ファイバで伝送する。同様に、変形例７に係る受光装置３０では、５ｃｈの高速な受信信号と、１ｃｈの低速な送信信号とを合分波して１本の光ファイバで伝送する。

≪発光装置の構成≫
図１６は、変形例７に係る発光装置２０の構成を示す構成図である。

図１６に示すように、変形例７に係る発光装置２０は、基板２０４と、この基板２０４上に設置され、高速な４ｃｈの電気信号と低速な１ｃｈの電気信号とがそれぞれ波長の異なる５ｃｈの光信号に変換され、この変換された５つの第１の信号光を光ファイバ９の端面に向けてそれぞれ発光する第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅと、それぞれ発光された５つの第１の信号光における５つの第１の光軸と平行な第２の光軸上に設置され、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光を受光する受光手段８０２と、第１及び第２の信号光を屈折及び集光させる多重焦点レンズ５０３と、光ファイバ９を保持するファイバ保持部２０５とを備える。

多重焦点レンズ８０３は、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光の進行方向を第２の光軸方向に屈折させると共に、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅから出射されたそれぞれの第１の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように集光させるために、光ファイバ９の端面側に設けた第１の光学面８０３ａと、光ファイバ９の端面から出射されて第１の光学面８０３ａにより第２の光軸方向に屈折された第２の信号光の焦点が受光手段８０２の受光面に一致するように集光させるために、受光手段８０２側に設けた第２の光学面８０３ｂと、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅから出射されたそれぞれの第１の信号光の進行方向を第１の光軸方向に屈折させて第１の光学面５０３ａから出射させるために、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅ側に第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅにそれぞれ対応して設けた第３の光学面８０３ｃ〜８０３ｇとを有する。

第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅは、レーザダイオードや発光ダイオードなど、データ信号を伝送するための十分な応答速度を有する発光素子で構成され、それぞれ異なる波長の第１の信号光を発光する。また、この第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅは、発光素子を駆動するための駆動回路を有していても良い。

受光手段８０２は、フォトダイオードや信号受信が可能な撮像素子などの受光素子で構成される。この受光手段８０２は、受光素子で受信するための増幅回路や受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する回路を有していても良い。

第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅ及び受光手段８０２を固定するための基板２０４(電極及びパッケージ)は、ホログラムピックアップなどで用いられる複数本の電極(リード)とプラスチックパッケージで構成されたリードフレームや、上面、側面あるいは裏面に電極を有するセラミックパッケージや、シリコン基板やガラスエポキシ基板などの平板基板や、透明性を有するガラス基板や屈曲が可能なフレキシブル基板で構成される。

また、これらの第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅ及び受光手段８０２は、パッケージ・基板の単一の平面に、傾けることなく積層実装することが可能である。そのため、ホログラムピックアップやセラミックパッケージへの部品実装などの汎用的な設備と組立技術を利用可能となるので、製造及び組立に係るコストダウンを図ることができる。

なお、これら第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅ及び受光手段８０２は、発光面又は受光面が最適な高さ位置になるように、或いは電気的に分離されるように、窒化珪素やシリコン、アルミニウムやセラミック基板などによる補助基板を介して、基板２０４に実装されてもよい。また、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅが受光手段８０２を介して、基板２０４に実装される構造としてもよいし、受光手段８０２が第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅを介して基板２０４に実装される構造としてもよい。

また、補助基板は、窒化珪素やシリコン、アルミニウムやセラミック基板で構成され、基板上に信号線が配線されてもよい。

図１７は、変形例７に係る発光装置２０の多重焦点レンズ８０３の構造を模式的に表した図である。

図１７に示すように、多重焦点レンズ８０３は、光ファイバ９から出射された第２の信号光の光軸上に頂点を有し光ファイバ９側に向かって凸形状を有する第１の光学面８０３ａと、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光の光軸と平行な第２軸上に頂点を有し、受光手段８０２側に凸形状を有する第２の光学面８０３ｂと、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅが発光する信号光の光軸上に頂点を有し、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅ側に凸形状を有する５つの第３の光学面８０３ｃ〜８０３ｇを有している。

ここで、第３の光学面８０３ｃは、第１の発光手段８０１ａが発光する信号光の光軸上に頂点を有しており、第３の光学面８０３ｄは、第２の発光手段８０１ｂが発光する信号光の光軸上に頂点を有しており、第３の光学面８０３ｅは、第３の発光手段８０１ｃが発光する信号光の光軸上に頂点を有しており、第３の光学面８０３ｆは、第４の発光手段８０１ｄが発光する信号光の光軸上に頂点を有しており、第３の光学面８０３ｇは、第５の発光手段８０１ｅが発光する信号光の光軸上に頂点を有している。

≪発光装置の作用≫
次に、変形例７に係る発光装置２０の作用について説明する。

まず、多重焦点レンズ８０３は、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光が入射されると、第１の光学面８０３ａにおいて入射された第２の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させる。

そして、第１の光学面８０３ａで屈折された第２の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ８０３内を透過し、透過した第２の信号光のうち第２の光学面８０３ｂに到達した信号光が、受光手段８０２上に集光される。

具体的には、第２の光学面８０３ｂに到達した第２の信号光の焦点が受光手段８０２上に一致するように、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光が集光される。

一方、第１の発光手段８０１ａから出射された所定の波長の第１の信号光は、第３の光学面８０３ｃにおいて光軸方向に屈折される。

そして、第３の光学面８０３ｃで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ８０３内を透過し、透過した信号光は第１の光学面８０３ａにより光ファイバ９の端面に集光される。

具体的には、第１の光学面８０３ａに到達した第１の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように、多重焦点レンズ８０３内を透過した第１の信号光が集光される。

同様に、第２の発光手段８０１ｂから出射された所定の波長の第１の信号光は、第３の光学面８０３ｄにおいて光軸方向に屈折される。

そして、第３の光学面８０３ｄで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ８０３内を透過し、透過した信号光は第１の光学面８０３ａにより光ファイバ９の端面に集光される。

同様に、第３の発光手段８０１ｃから出射された所定の波長の第１の信号光は、第３の光学面８０３ｅにおいて光軸方向に屈折される。

そして、第３の光学面８０３ｅで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ８０３内を透過し、透過した信号光は第１の光学面８０３ａにより光ファイバ９の端面に集光される。

同様に、第４の発光手段８０１ｄから出射された所定の波長の第１の信号光は、第３の光学面８０３ｆにおいて光軸方向に屈折される。

そして、第３の光学面８０３ｆで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ８０３内を透過し、透過した信号光は第１の光学面８０３ａにより光ファイバ９の端面に集光される。

同様に、第５の発光手段８０１ｅから出射された所定の波長の第１の信号光は、第３の光学面８０３ｇにおいて光軸方向に屈折される。

そして、第３の光学面８０３ｇで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ８０３内を透過し、透過した信号光は第１の光学面８０３ａにより光ファイバ９の端面に集光される。

このように変形例７に係る発光装置２０においては、光ファイバ９及び第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅからの信号光の出射光束を、一旦、方向性を持たない平行光に変換したのち、受光手段８０２及び光ファイバ９にそれぞれ収束することで、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅの出射光束を、出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された光ファイバ９に収束させることができる。また、光ファイバ９からの信号光の出射光束を、光ファイバ９の出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された受光手段８０２に収束させることができる。

また、このように光ファイバ９の出射光軸、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅの出射光軸、受光手段８０２の入射光軸をすべて同一方向とすることで、光ファイバ９、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅ及び受光手段８０２を傾けることなく、平行または垂直の一軸方向にて実装し、且つ、多重焦点レンズ８０３及びファイバ保持部２０５も含め、同一方向に積層させながら組立、固定することが可能となる。

更に、光ファイバ９及び第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅからの信号光の出射光束を一旦平行光とすることで、多重焦点レンズ８０３の第１の光学面８０３ａに対する第２の光学面８０３ｂ又は第３の光学面８０３ｃ〜５０３ｇのそれぞれの偏芯の影響を受けにくくなるので、製造段階や経年劣化における偏芯による性能劣化を緩和することができる。

このように変形例７に係る発光装置２０においては、これらの構成を採ることにより、各部品を高密度かつ高精度な実装と、装置の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンを図ることができる。

また、変形例７に係る発光装置２０では、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅと、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅに対応する第３の光学面８０３ｃ〜８０３ｇが設けられた多重焦点レンズ８０３とを備えており、それぞれ異なる波長の信号光を用いることができるので、HDMIインターフェースに基づく映像信号伝送の光伝送を行う場合においても、電気信号のシリアル化を行うことなく光信号への変換と信号伝送が可能となる。これにより、デジタル処理部および電気−光変換部の負荷の低減と、部品削減によるコストダウンを実現することができる。

≪受光装置の構成≫
次に、変形例７に係る受光装置３０の構成について説明する。

図１８は、変形例７に係る受光装置３０の構成を示す構成図である。

図１８に示すように、変形例７に係る受光装置３０は、基板３０４に実装された信号光を発光する発光手段９０１と、高速な４ｃｈの電気信号と低速な１ｃｈの電気信号とが５ｃｈの光信号に変換されて光ファイバ９から出射された信号光を受光する第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅと、信号光を屈折及び集光させる多重焦点レンズ９０３と、所定の波長の信号光を選択的に透過させる第１〜５の波長選択フィルタ９０６ａ〜９０６ｅと、光ファイバ９を保持するファイバ保持部３０５とを備える。

多重焦点レンズ９０３は、光ファイバ９の端面から出射された第１の信号光の進行方向を第２の光軸方向に屈折させると共に、発光手段９０１から出射された第２の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように集光させるために光ファイバ９の端面側に設けた第１の光学面９０３ａと、発光手段９０１から出射された第２の信号光の進行方向を第３の光軸方向に屈折させて第１の光学面９０３ａから出射させるために、発光手段９０１側に設けた第２の光学面９０３ｂと、光ファイバ９の端面から出射されて第１の光学面９０３ａにより進行方向が第２の光軸方向に屈折された第１の信号光の焦点が第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅの受光面に一致するように集光させるために、第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅ側に第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅに対応して設けられた第３の光学面９０３ｃ〜９０３ｇを有する。

発光手段９０１は、レーザダイオードや発光ダイオードなど、データ信号を伝送するための十分な応答速度を有する発光素子で構成される。また、この発光手段９０１は、発光素子を駆動するための駆動回路を有していても良い。

第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅは、フォトダイオードや信号受信が可能な撮像素子などの受光素子で構成される。この第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅは、受光素子で受信するための増幅回路や受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する回路を有していても良い。

第１〜第５の波長選択フィルタ９０６ａ〜９０６ｅは、第１の信号光のうち、それぞれ所定の波長の信号光を透過させる特性を有する誘電体多層膜や、樹脂材料等で構成され、それぞれ第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅへの入射光路上に配置される。具体的には、第１〜第５の受光手段９０２ａ〜９０２ｅの入射面、第１〜第５の受光手段９０２ａ〜９０２ｅと第３の光学面９０３ｃ〜９０３ｇの間、第３の光学面９０３ｃ〜９０３ｇの出射面、第３の光学面９０３ｃ〜９０３ｇと第１の光学面９０３ａの間、第１の光学面９０３ａの入射面、又は第１の光学面９０３ａと光ファイバ９の間に配置される。

基板３０４は、図３に示した基板２０４と同様である。

≪受光装置の作用≫
次に、変形例７に係る受光装置３０の作用について説明する。

まず、多重焦点レンズ９０３は、光ファイバ９の端面から出射された複数の異なる波長の信号光を含む第１の信号光が入射されると、第１の光学面９０３ａにおいて入射された第１の信号光の進行方向を光軸方向に屈折させる。

そして、第１の光学面９０３ａで屈折された第１の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ９０３内を透過し、透過した信号光のうち第３の光学面９０３ｃに到達した信号光が、第１の受光手段９０２ａ上に集光される。

具体的には、第３の光学面９０３ｃに到達した第１の信号光の焦点が第１の受光手段９０２ａ上に一致するように、光ファイバ９の端面から出射された第１の信号光が集光される。このとき、第３の光学面９０３ｃから出射した信号光のうち、第１の波長選択フィルタ９０６aにより選択的に透過された所定の波長の信号光のみが、第１の受光手段９０２ａに入射される。

同様に、光軸方向に多重焦点レンズ９０３内を透過した信号光のうち第３の光学面９０３ｄに到達した信号光が、第２の受光手段９０２ｂ上に集光される。このとき、第３の光学面９０３ｄから出射した信号光のうち、第２の波長選択フィルタ９０６ｂにより選択的に透過された所定の波長の信号光のみが、第２の受光手段９０２ｂに入射される。

同様に、光軸方向に多重焦点レンズ９０３内を透過した信号光のうち第３の光学面９０３ｅに到達した信号光が、第３の受光手段９０２ｃ上に集光される。このとき、第３の光学面９０３ｅから出射した信号光のうち、第３の波長選択フィルタ９０６ｃにより選択的に透過された所定の波長の信号光のみが、第３の受光手段９０２ｃに入射される。

同様に、光軸方向に多重焦点レンズ９０３内を透過した信号光のうち第３の光学面９０３ｆに到達した信号光が、第４の受光手段９０２ｄ上に集光される。このとき、第３の光学面９０３ｆから出射した信号光のうち、第４の波長選択フィルタ９０６ｄにより選択的に透過された所定の波長の信号光のみが、第４の受光手段９０２ｄに入射される。

同様に、光軸方向に多重焦点レンズ９０３内を透過した信号光のうち第３の光学面９０３ｇに到達した信号光が、第５の受光手段９０２ｅ上に集光される。このとき、第３の光学面９０３ｇから出射した信号光のうち、第５の波長選択フィルタ９０６ｅにより選択的に透過された所定の波長の信号光のみが、第５の受光手段９０２ｅに入射される。

一方、発光手段９０１から出射された第２の信号光は、第２の光学面９０３ｂにおいて光軸方向に屈折される。

そして、第２の光学面９０３ｂで屈折された第２の信号光は、光軸方向に多重焦点レンズ９０３内を透過し、透過した信号光は第１の光学面９０３ａにより光ファイバ９の端面に集光される。

具体的には、第１の光学面９０３ａに到達した第２の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように、多重焦点レンズ９０３内を透過した信号光が集光される。

このように変形例７に係る受光装置３０においては、光ファイバ９及び発光手段９０２からの信号光の出射光束を、一旦、方向性を持たない平行光に変換したのち、第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅ及び光ファイバ９にそれぞれ収束することで、光ファイバ９からの信号光の出射光束を、出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅに収束させることができる。また、発光手段９０１からの信号光の出射光束を、光ファイバ９の出射光軸と同軸上または異なる軸上に配置された光ファイバ９の出入射口に収束させることができる。

また、このように光ファイバ９の出射光軸、発光手段９０１の出射光軸、第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅの入射光軸をすべて同一方向とすることで、光ファイバ９、発光手段９０１及び第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅを傾けることなく、平行または垂直の一軸方向にて実装し、且つ、多重焦点レンズ９０３及びファイバ保持部３０５も含め、同一方向に積層させながら組立、固定することが可能となる。

更に、光ファイバ９及び発光手段９０１からの信号光の出射光束を一旦平行光とすることで、多重焦点レンズ９０３の第１の光学面９０３ａに対する第２の光学面９０３ｂ、又は第３の光学面９０３ｃ〜９０３ｇのそれぞれの偏芯の影響を受けにくくなるので、製造段階や経年劣化における偏芯による性能劣化を緩和することができる。

また、光ファイバ９の端面から出射された第１の信号光の光路上に、第１〜第５の波長選択フィルタ９０６ａ〜９０６ｅを備えているので、光ファイバ９の端面から出射された第１の信号光のうち所定の波長の信号光を選択的に透過させて、それぞれ第１〜第５の受光手段９０２ａ〜９０２ｅに入射させることができる。さらに、受光装置３０の発光手段９０１の出射する光の波長と光ファイバ９から出射された光の波長が異なる場合においても、発光手段９０１の出射する光を遮断するので、受光装置３０の発光手段９０１の出射する光をノイズとして受光することなく、送信と受信の光学的遮断性能をより強固にすることが可能である。これにより同一周波数帯域による全二重通信を容易に実現できる。

このように変形例７に係る受光装置３０においては、これらの構成を採ることにより、各部品を高密度かつ高精度な実装と、装置の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンを図ることができる。

なお、変形例７に係る発光装置２０では、１つの受光手段８０２を備える構成としたが、更に複数の受光手段を追加して備える構成としてもよい。この場合、多重焦点レンズ８０３は、上述した第１の光学面８０３ａと、第２の光学面８０３ｂと、第３の光学面８０３ｃ〜８０３ｇとが設けられた構成に加えて、さらに追加された受光手段の数だけ、第２の光学面が新たに設けられた構成とする。

同様に、変形例７に係る受光装置３０では、１つの発光手段９０１を備える構成としたが、更に複数の発光手段を追加して備える構成としてもよい。この場合、多重焦点レンズ９０３は、上述した第１の光学面９０３ａと、第２の光学面９０３ｂと、第３の光学面９０３ｃ〜９０３ｇとが設けられた構成に加えて、さらに追加された発光手段の数だけ、第２の光学面が新たに設けられた構成とする。

これにより、受光装置３０から発光装置２０へ伝送する情報を、複数の信号光を用いて光伝送することが可能となる。

≪変形例７における効果≫
以上のように、変形例７に係る映像送信装置２および映像受信装置３における発光装置２０および受光装置３０によれば、光ファイバ９の出射光束を収束するための第１の光学面８０３ａ，９０３ａと、第２の光学面８０３ｂ，９０３ｂと、第３の光学面８０３ｃ〜８０３ｇ及び第３の光学面９０３ｃ〜９０３ｇとが、一体的な多重焦点レンズ８０３，９０３の一部として構成することによって、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅの出射光束、発光手段９０１の出射光束、及び光ファイバ９の出射光束を、ビームスプリッタやプリズムなどを用いることなく、合分波することが可能である。これにより、部品点数が削減され、発光装置２０及び受光装置３０、更には映像送信装置２及び映像受信装置３の小型化及び製造の容易化が可能となる。

また、発光装置２０において、多重焦点レンズ８０３における第１の光学面８０３ａと第２の光学面８０３ｂ、及び第１の光学面８０３ａと第３の光学面８０３ｃ〜８０３ｇの間で、一旦、方向性を持たない平行光とすることで、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅと、受光手段８０２と、光ファイバ９とが異なる軸上に配置されるにもかかわらず、光ファイバ９の端面での信号光の結合を実現する。

同様に、受光装置３０において、多重焦点レンズ９０３における第１の光学面９０３ａと第２の光学面９０３ｂ、及び第１の光学面９０３ａと第３の光学面９０３ｃ〜９０３ｇの間で、一旦、方向性を持たない平行光とすることで、発光手段９０１と、第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅと、光ファイバ９とが異なる軸上に配置されるにもかかわらず、光ファイバ９の端面での信号光の結合を実現する。

更に、発光装置２０においては、上述の平行光を用いることにより、光ファイバ９の出射光軸、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅの出射光軸、及び受光手段８０２の入射光軸をすべて同一方向とすることが可能であり、光ファイバ９、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅ、及び受光手段８０２を傾けることなく、平行または垂直の一軸方向にて実装し、且つ、多重焦点レンズ８０３、ファイバ保持部２０５も含め、同一方向に積層させながら組立、固定することが可能となる。

そして、この方向性を持たない平行光は、第１の光学面８０３ａに対する第２の光学面８０３ｂ又は第３の光学面８０３ｃ〜８０３ｇのそれぞれの偏芯による性能劣化を緩和することができる。

同様に、受光装置３０においては、上述の平行光を用いることにより、光ファイバ９の出射光軸、発光手段９０１の出射光軸、及び第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅの入射光軸をすべて同一方向とすることが可能であり、光ファイバ９、発光手段９０１、及び第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅを傾けることなく、平行または垂直の一軸方向にて実装し、且つ、多重焦点レンズ９０３、ファイバ保持部３０５も含め、同一方向に積層させながら組立、固定することが可能となる。

そして、この方向性を持たない平行光は、第１の光学面９０３ａに対する第２の光学面９０３ｂ又は第３の光学面９０３ｃ〜９０３ｇのそれぞれの偏芯による性能劣化を緩和することができる。

すなわち、変形例７に係る映像送信装置２および映像受信装置３における発光装置２０および受光装置３０によれば、効率的な光ファイバへの結合と装置の小型化、製造の容易化を可能としつつ、安価な発光装置及び受光装置を提供することができる。

また、変形例７に係る映像送信装置２および映像受信装置３における発光装置２０および受光装置３０によれば、HDMIインターフェースによる光信号を伝送する場合、高速な４ｃｈの電気信号と低速な１ｃｈの複数の送信信号をそれぞれ光変換し、５ｃｈの送信信号とし、さらに、第１〜第５の波長選択フィルタ９０６ａ〜９０６ｅにより５ｃｈの信号光を選択的に透過させることにより、５ｃｈの送信信号と１ｃｈの受信信号との信号光をそれぞれｃｈ毎に確実に合分波することができるので、１本の光ファイバで５ｃｈの送信信号及び１ｃｈの受信信号とを伝送することができる。

これにより、本実施形態に係る発光装置２０に対して、光学面と受発光手段を追加し、高速な光信号路を４ｃｈ追加することで、電気信号を１ｃｈから５ｃｈに増加することができ、１ｃｈあたりの伝送速度を最大6.6Gbpsから最大1.65Gbpsに低減することができる。

また、変形例７に係る映像送信装置２および映像受信装置３における発光装置２０および受光装置３０によれば、変形例４に係る映像送信装置２および映像受信装置３における発光装置２０および受光装置３０と比較して、光学面と受発光手段を追加と、光学部品の高精度化、調心・組立の高精度化が必要となるが、電気信号のシリアル化を行うことなく光信号への変換と信号伝送が可能であり、デジタル部および電気−光変換部の負荷の低減と、部品削減によるコストダウンを実現することができる。

＜変形例８＞
変形例７に係る発光装置２０では、多重焦点レンズ８０３の第１の光学面８０３ａ、第２の光学面８０３ｂ、及び第３の光学面８０３ｃ〜８０３ｇは、球面や非球面の凸又は凹レンズの形状を有している。また、実施例７に係る受光装置３０では、多重焦点レンズ９０３の第１の光学面９０３ａ、第２の光学面９０３ｂ、及び第３の光学面９０３ｃ〜９０３ｇも同様に、球面や非球面の凸又は凹レンズの形状を有している。

変形例８に係る発光装置２０及び受光装置３０は、これらを回折素子で構成する。

図１９は、変形例８に係る発光装置２０の構成を示す構成図である。

図１９に示すように、変形例８に係る発光装置２０は、多重焦点レンズ１００３以外について、図１６に示す変形例７に係る発光装置２０の構成と同様の構成を有する。

多重焦点レンズ１００３は、光ファイバ９の端面から出射された第２の信号光の進行方向を第２の光軸方向に屈折させると共に、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅから出射されたそれぞれの第１の信号光の焦点が光ファイバ９の端面に一致するように集光させるために、光ファイバ９の端面側に設けた第１の光学面１００３ａと、光ファイバ９の端面から出射されて第１の光学面１００３ａにより第２の光軸方向に屈折された第２の信号光の焦点が受光手段８０２の受光面に一致するように集光させるために、受光手段８０２側に設けた第２の光学面１００３ｂと、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅから出射されたそれぞれの第１の信号光の進行方向を第１の光軸方向に屈折させて第１の光学面１００３ａから出射させるために、第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅ側に第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅにそれぞれ対応して設けた第３の光学面１００３ｃ〜１００３ｇとを有する。

図２０は、変形例８に係る発光装置２０の多重焦点レンズ１００３の構成を示す構成図である。

図２０に示すように、多重焦点レンズ１００３は、第１の光学面１００３ａと第２の光学面１００３ｂと、第３の光学面１００３ｃ〜１００３ｇとが回折素子で構成され、第２の光学面１００３ｂ、及び第３の光学面１００３ｃ〜１００３ｇとがエリア分割されている。

このエリア分割の比率は、光信号伝送システム１００において発光装置２０と受光装置３０で双方向伝送を行う際のそれぞれの伝送速度や、発光装置２０や受光装置３０における第１の発光手段８０１ａ〜第５の発光手段８０１ｅ，及び発光手段９０１から出射される光量と、受光手段８０２，及び第１の受光手段９０２ａ〜第５の受光手段９０２ｅに入射される光量とで決定され、分割された各面の位置または分割された各回折光の照射位置に応じて、これらの配置が決定される。

なお、多重焦点レンズは、凸又は凹レンズだけ、或いは回折素子だけ、或いは、凸レンズ、凹レンズ、回折素子を組み合わせて構成することができる。

以上のように、変形例８に係る発光装置２０及び受光装置３０によれば、回折素子を備えた多重焦点レンズを用いるので、より装置の小型化が可能になる。

本発明に係る発光装置及び受光装置を備える映像送受信装置を用いた光信号伝送システムの一実施形態の構成を示す全体構成図である。 本実施形態に係る発光装置、受光装置を用いた映像送信装置２、映像受信装置３の構成を示す構成図である。 本実施形態に係る発光装置の構成を示す構成図である。 本実施形態に係る発光装置の多重焦点レンズの構成を示す構成図である。 本実施形態に係る受光装置の構成を示す構成図である。 変形例１に係る発光装置の構成を示す構成図である。 変形例１に係る受光装置の構成を示す構成図である。 変形例２に係る発光装置の構成を示す構成図である。 変形例２に係る発光装置の多重焦点レンズの構成を示す構成図である。 変形例４に係る発光装置の構成を示す構成図である。 変形例４に係る発光装置の多重焦点レンズの構造を模式的に表した図である。 変形例４に係る受光装置の構成を示す構成図である。 変形例５に係る発光装置の構成を示す構成図である。 変形例６に係る発光装置の構成を示す構成図である。 変形例６に係る発光装置の多重焦点レンズの構成を示す構成図である。 変形例７に係る発光装置の構成を示す構成図である。 変形例７に係る発光装置の多重焦点レンズの構造を模式的に表した図である。 変形例７に係る受光装置の構成を示す構成図である。 変形例８に係る発光装置の構成を示す構成図である。 変形例８に係る発光装置の多重焦点レンズの構成を示す構成図である。

符号の説明

１…映像再生装置
２…映像送信装置
３…映像受信装置
４…映像表示装置
５…光ファイバケーブル
７…データ入出力端子
８…光コネクタ
９…光ファイバ
２０…発光装置
３０…受光装置
１００…光信号伝送システム
２０１，３０１，６０１，９０１…発光手段
２０２，３０２，５０２，８０２…受光手段
２０３，３０３，４０３，５０３，６０３，７０３，８０３，９０３…多重焦点レンズ
２０３ａ，３０３ａ，４０３ａ…第１の光学面
２０３ｂ，３０３ｂ，４０３ｂ…第２の光学面
２０３ｃ，３０３ｃ，４０３ｃ…第３の光学面
２０４，３０４…基板
２０５，３０５…ファイバ保持部
２０６，３０６，５０６，６０６…波長選択フィルタ
５０１ａ…第１の発光手段
５０１ｂ…第２の発光手段
５０３ａ…第１の光学面
５０３ｂ…第２の光学面
５０３ｃ，５０３ｄ…第３の光学面
６０２ａ…第１の受光手段
６０２ｂ…第２の受光手段
６０３ａ…第１の光学面
６０３ｂ…第２の光学面
６０３ｃ，６０３ｄ…第３の光学面
７０３ａ…第１の光学面
７０３ｂ…第２の光学面
７０３ｃ，７０３ｄ…第３の光学面
８０１ａ…第１の発光手段
８０１ｂ…第２の発光手段
８０１ｃ…第３の発光手段
８０１ｄ…第４の発光手段
８０１ｅ…第５の発光手段
８０３ａ…第１の光学面
８０３ｂ…第２の光学面
８０３ｃ，８０３ｄ，８０３ｅ，８０３ｆ，８０３ｇ…第３の光学面
９０２ａ…第１の受光手段
９０２ｂ…第２の受光手段
９０２ｃ…第３の受光手段
９０２ｄ…第４の受光手段
９０２ｅ…第５の受光手段
９０３ａ…第１の光学面
９０３ｂ…第２の光学面
９０３ｃ，９０３ｄ，９０３ｅ，９０３ｆ，９０３ｇ…第３の光学面
１００３…多重焦点レンズ
１００３ａ…第１の光学面
１００３ｂ…第２の光学面
１００３ｃ，１００３ｄ，１００３ｅ，１００３ｆ，１００３ｇ…第３の光学面

Claims (7)

1. 光ファイバの端面を近接させて信号光によるデータ伝送を行う発光装置であって、
   前記光ファイバの端面に向けて第１の信号光を発光する発光手段と、
   前記第１の信号光の第１の光軸と平行な第２の光軸上に設置され、前記光ファイバの端面から出射された第２の信号光を受光する受光手段と、
   前記光ファイバの端面から出射された第２の信号光の進行方向を前記第２の光軸方向に屈折させると共に、前記発光手段から出射された第１の信号光の焦点が前記光ファイバの端面に一致するように集光させるために、前記光ファイバの端面側に設けた第１の光学面と、前記光ファイバの端面から出射されて前記第１の光学面により前記第２の光軸方向に屈折された第２の信号光の焦点が前記受光手段の受光面に一致するように集光させるために、前記受光手段側に設けた第２の光学面と、前記発光手段から出射された第１の信号光の進行方向を前記第１の光軸方向に屈折させて前記第１の光学面から出射させるために、前記発光手段側に設けた第３の光学面とを有する多重焦点レンズと
   を備えることを特徴とする発光装置。
2. 光ファイバの端面を近接させて信号光によるデータ伝送を行う受光装置であって、
   前記光ファイバの端面から出射された第１の信号光の光軸上に設置され、この第１の信号光を受光する受光手段と、
   前記第１の信号光の第１の光軸と平行な第２の光軸上に設置され、前記光ファイバの端面に向けて第２の信号光を発光する発光手段と、
   前記光ファイバの端面から出射された第１の信号光の進行方向を前記第１の光軸方向に屈折させると共に、前記発光手段から出射された第２の信号光の焦点が前記光ファイバの端面に一致するように集光させるために前記光ファイバの端面側に設けた第１の光学面と、前記発光手段から出射された第２の信号光の進行方向を前記第２の光軸方向に屈折させて前記第１の光学面から出射させるために、前記発光手段側に設けた第２の光学面と、前記光ファイバの端面から出射されて前記第１の光学面により進行方向が前記第１の光軸方向に屈折された第１の信号光の焦点が前記受光手段の受光面に一致するように集光させるために、前記受光手段側に設けた第３の光学面とを有する多重焦点レンズと
   を備えることを特徴とする受光装置。
3. 前記光ファイバの端面から出射された第２の信号光の光路上に配置され、前記発光手段から発光される第１の信号光を遮断する波長選択フィルタ
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
4. 前記光ファイバの端面から出射された第１の信号光の光路上に配置され、前記発光手段から発光される第２の信号光を遮断する波長選択フィルタ
   を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の受光装置。
5. 光ファイバの端面を近接させて信号光によるデータ伝送を行う発光装置であって、
   前記光ファイバの端面に向けて波長の異なる複数の第１の信号光をそれぞれ発光する複数の発光手段と、
   前記それぞれ発光された複数の第１の信号光における複数の第１の光軸と平行な第２の光軸上に設置され、前記光ファイバの端面から出射された第２の信号光を受光する受光手段と、
   前記光ファイバの端面から出射された第２の信号光の進行方向を前記第２の光軸方向に屈折させると共に、前記複数の発光手段から出射されたそれぞれの第１の信号光の焦点が前記光ファイバの端面に一致するように集光させるために、前記光ファイバの端面側に設けた第１の光学面と、前記光ファイバの端面から出射されて前記第１の光学面により前記第２の光軸方向に屈折された第２の信号光の焦点が前記受光手段の受光面に一致するように集光させるために、前記受光手段側に設けた第２の光学面と、前記複数の発光手段から出射されたそれぞれの第１の信号光の進行方向を前記第１の光軸方向に屈折させて前記第１の光学面から出射させるために、前記複数の発光手段側に前記複数の発光手段にそれぞれ対応して設けた複数の第３の光学面とを有する多重焦点レンズと、
   を備えることを特徴とする発光装置。
6. 光ファイバの端面を近接させて信号光によるデータ伝送を行う受光装置であって、
   前記光ファイバの端面から出射された複数の異なる波長の信号光を含む第１の信号光の第１の光軸と平行な複数の第２の光軸上に設置され、この第１の信号光を受光する複数の受光手段と、
   前記第１の信号光の第１の光軸と平行な第３の光軸上に設置され、前記光ファイバの端面に向けて第２の信号光を発光する発光手段と、
   前記光ファイバの端面から出射された第１の信号光の進行方向を前記第２の光軸方向に屈折させると共に、前記発光手段から出射された第２の信号光の焦点が前記光ファイバの端面に一致するように集光させるために前記光ファイバの端面側に設けた第１の光学面と、前記発光手段から出射された第２の信号光の進行方向を前記第３の光軸方向に屈折させて前記第１の光学面から出射させるために、前記発光手段側に設けた第２の光学面と、前記光ファイバの端面から出射されて前記第１の光学面により進行方向が前記第２の光軸方向に屈折された第１の信号光の焦点が前記複数の受光手段の受光面に一致するように集光させるために、前記複数の受光手段側に前記複数の受光手段にそれぞれ対応して設けた複数の第３の光学面とを有する多重焦点レンズと、
   前記光ファイバの端面から出射された前記第１の信号光の光路上に配置され、前記第１の信号光のうち所定の波長の信号光を選択的に透過させると共に、前記発光手段から発光される第２の信号光を遮断する波長選択フィルタと、
   を備えることを特徴とする受光装置。
7. 前記光ファイバの端面から出射された第２の信号光の光路上に配置され、前記複数の発光手段から発光される第１の信号光を遮断する波長選択フィルタ
   を更に備えることを特徴とする請求項５記載の発光装置。

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