JP4593315B2

JP4593315B2 - 光学装置及びその製造方法、光学装置アダプタ並びに光学部品のストッパ

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Publication number: JP4593315B2
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Inventors: 伊藤　　誠; 宗作澤田
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Filing date: 2005-02-28
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Description

本発明は、光学装置及びその製造方法、光学装置アダプタ並びに光学部品のストッパに関し、特に２つの光学部品をレンズを用い結合して使用する光学装置及びその製造方法、光学装置アダプタ並びに光学部品のストッパに関する。

近年、光学装置は光通信分野や家電分野等幅広く使用されている。光学装置には、２つの光学部品をレンズにより結合させる装置がある。特許文献１の図３には光ファイバと受光素子をレンズを用い結合させた光学装置である受光素子モジュール(従来技術)が開示されている。従来技術においては、光ファイバ端面からの反射を防止するため、光軸に垂直な面から傾斜した端面を有する光ファイバ（第１の光学部品）と、光ファイバから出射された光を受光するための受光素子（第２の光学部品）と、光ファイバーから出射された光が受光素子で焦点を結ぶように光ファイバと受光素子の間に配置されたレンズとを有している。受光素子の受光面は、光軸に垂直な面に対し傾斜している。これは、光ファイバから出射した光が、受光素子の受光面で反射し、再び光ファイバに戻ることを防止するためである。
特開昭６０−１３８５０６号公報

しかしながら、従来技術においては、光ファイバと受光素子の結合度を一定に保つため、光ファイバの端面の傾斜方向、すなわち光ファイバの光軸を中心とした回転角を精度良く合わせる必要があった。これでは、光ファイバの回転角が決まれば、光ファイバまたはこれが固定された光学部品の回転角が決定してしまう。よって、設計自由度が制限されてしまう。さらに、製造時においても、光ファイバの回転角を決めるため組み立て精度が要求され、製造コストの増大をもたらす。

本発明は、このような問題に鑑み、設計自由度が大きく、組み立てが容易で製造コストを抑えた光学装置及びその製造方法、光学装置アダプタ並びに光学部品のストッパを提供することを目的とする

本発明は、光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品と、前記第１の光学部品に対して光結合する受光素子または発光素子である第２の光学部品と、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品の間に配置され、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面または所定の発光感度が得られる発光面の領域内に形成されるように位置決めされたレンズと、を具備し、前記所定の受光感度が得られる受光面または前記所定の発光感度が得られる発光面の領域は、円形であり、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置である。本発明によれば、第１の光学部品の回転と第２の光学部品の相対的な回転により光結合度が変動することがなく、第１の光学部品と第２の光学部品の回転角を決める必要がない。よって、設計自由度が大きく、組み立てが容易で製造コストを抑えた光学装置を提供することができる。

本発明は、前記第２の光学部品は、その表面が前記光軸に垂直な面に対し傾斜して配置される光学装置である。本発明によれば、第２の光学部品表面の反射光が第１の光学部品に入射することを防止することができる。

本発明は、前記レンズは、レンズフォルダと前記第２の光学部品のいずれか一方に保持される光学装置とすることができる。

本発明は、前記第１の光学部品は、内部に光ファイバ芯線を保持し、前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有するフェルールを具備する光学装置とすることができる。

本発明は、光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品と、前記第１の光学部品に対して光結合する受光素子または発光素子である第２の光学部品と、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品との間のレンズと、を配置する第１ステップと、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面または所定の発光感度が得られる発光面の領域内に形成されるように、前記第１の光学部品、前記第２の光学部品および前記レンズの相対位置を決定する第２ステップと、前記第１の光学部品、前記第２の光学部品および前記レンズの前記相対位置を固定する第３ステップとを有し、前記所定の受光感度が得られる受光面または前記所定の発光感度が得られる発光面の領域は、円形であり、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置の製造方法である。本発明によれば、第１の光学部品と第２の光学部品の相対的な回転により光結合度が変動することがなく、第１の光学部品と第２の光学部品の回転角を決める必要がない。よって、設計自由度が大きく、組み立てが容易で製造コストを抑えた光学装置の製造方法を提供することができる。

本発明は、前記第２ステップは、前記相対的な回転の中心軸方向および前記相対的な回転の中心軸方向に垂直な方向にのみ相対位置が決定される光学装置の製造方法である。本発明によれば、回転方向の相対位置を決定する必要がなく、製造コストを抑えることができる。

本発明は、前記第２ステップは、前記第２の光学部品を、その表面が前記光軸に垂直な面に対し傾斜して配置するステップを含む光学装置の製造方法である。本発明によれば、第２の光学部品表面の反射光が第１の光学部品に入射することを防止することができる。

本発明は、前記第１の光学部品は、内部に光ファイバ芯線を保持し、前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有するフェルールを具備する光学装置の製造方法とすることができる。

本発明は、光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品を受容する受容部を持つ光学装置アダプタであって、前記受容部に受容された前記第１の光学部品に対して光結合するように受光素子または発光素子である第２の光学部品が前記光学装置アダプタの外部に配置されたときに、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面または所定の発光感度が得られる発光面の領域内に形成されるように位置決めされたレンズを具備し、前記所定の受光感度が得られる受光面または前記所定の発光感度が得られる発光面の領域は、円形であり、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置アダプタである。本発明によれば、第１の光学部品と第２の光学部品の相対的な回転により光結合度が変動することがなく、第１の光学部品と第２の光学部品の回転角を決める必要がない。よって、設計自由度が大きく、組み立てが容易で製造コストを抑えた光学装置アダプタを提供することができる。

本発明は、前記受容部は、前記光軸が通る貫通孔と、前記光軸から外側方向に延在し前記第１の光学部品の傾斜した端面と当接可能な傾斜面と、を有するストッパを更に具備する光学装置アダプタである。本発明によれば、ストッパにより、第１の光学部品と第２の光学部品の位置を正確に決めることができ、かつ、第１の光学部品の端面が損傷することのない光学装置アダプタを提供することができる。

本発明は、前記ストッパが前記第１の光学部品と当接することにより、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の有効領域内に形成されるように前記レンズの相対位置が決定される光学装置アダプタとすることができる。

本発明は、前記第1の光学部品は、内部に光ファイバ芯線を保持し、前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有するフェルールを具備する光学装置アダプタとすることができる。

本発明は、光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品と、前記第１の光学部品を受容する受容部と、前記第１の光学部品と光結合する受光素子または発光素子である第２の光学部品と、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品との間に配置され、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面または所定の発光感度が得られる発光面の領域内に形成されるように位置決めされたレンズと、を具備し、前記所定の受光感度が得られる受光面または前記所定の発光感度が得られる発光面の領域は、円形であり、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置である。本発明によれば、第１の光学部品と第２の光学部品の相対的な回転により光結合度が変動することがなく、第１の光学部品と第２の光学部品の回転角を決める必要がない。よって、設計自由度が大きく、組み立てが容易で製造コストを抑えた光学装置を提供することができる。

本発明は、前記受容部には、前記光軸が通る貫通孔と、前記光軸から外側方向に延在し前記第１の光学部品の傾斜した端面と当接可能な傾斜面を有するストッパを更に具備する光学装置である。本発明によれば、ストッパにより、第１の光学部品と第２の光学部品の位置を正確に決めることができ、かつ、第１の光学部品の端面が損傷することのない光学装置を提供することができる。

本発明は、前記第1の光学部品は、内部に光ファイバ芯線を保持し、前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有するフェルールを具備する光学装置とすることができる。

本発明は、光軸が通る貫通孔と、前記光軸から外側方向に延在し、第１の光学部品の前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面と当接可能な傾斜面と、を具備し、前記第１の光学部品を位置決めする光学部品のストッパであって、前記端面が前記傾斜面に当接することにより、前記第１の光学部品と受光素子または発光素子である第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面または所定の発光感度が得られる発光面の領域内に形成されるように、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品とレンズの相対位置を決定し、前記所定の受光感度が得られる受光面または前記所定の発光感度が得られる発光面の領域は、円形であり、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学部品のストッパである。本発明によれば、第１の光学部品と第２の光学部品の相対的な回転により光結合度が変動することがなく、第１の光学部品と第２の光学部品の回転角を決める必要がない。よって、設計自由度が大きく、組み立てが容易で製造コストを抑えた光学部品のストッパを提供することができる。

本発明は、前記光軸の前記第２の光学部品から前記第１の光学部品へ至る方向に対し、前記傾斜面が広角をなす光学部品のストッパとすることができる。

本発明は、前記第１の光学部品は、内部に光ファイバ芯線を保持し、前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有するフェルールを具備し、前記第１の光学部品の傾斜した端面には、前記光ファイバ芯線の端面が含まれる光学部品のストッパとすることができる。

本発明は、前記ストッパは、前記第１の光学部品を収容するスリーブである光学部品のストッパとすることができる。

本発明によれば、第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転した場合の焦点の軌跡が、第２の光学部品表面の有効領域内に形成されるようにレンズの位置決めがされている。このため、第１の光学部品と第２の光学部品の相対的な回転により光結合度が変動することがなく、第１の光学部品と第２の光学部品の回転角を決める必要がない。よって、設計自由度が大きく、組み立てが容易で製造コストを抑えた光学装置及びその製造方法、光学装置アダプタ並びにストッパを提供することができる。

図１は本発明の原理を説明するための概略図である。図１（ａ）はその構成概略図である。本発明は、光軸１６に垂直な面に対し傾斜した端面２５を有する第１の光学部品１０（例えばフェルール）と、第１の光学部品１０に光結合する第２の光学部品１４（例えば受光素子や発光素子）と、第１の光学部品１０と第２の光学部品１４の間に配置されているレンズ１２を具備している。端面２５が傾斜しているのは、例えば、第２の光学部品１４が受光素子であれば、第１の光学部品１０から出射した光が、この受光素子表面に反射し、再び第１の光学部品１０へ戻ることを抑制するためである。

図１（ｂ）は第２の光学部品１４表面Ａ-Ａ面における焦点の位置を示している。
ここで焦点とは、第１の光学部品１０から出射または入射した光がレンズ１２により第２の光学部品１４表面近傍に形成される焦点である。第２の光学部品１４表面の有効領域１５の中心が符号１８である。有効領域１５とは、光が入射することにより、第２の光学部品がその機能を果たす領域のことである。例えば受光素子であれば、所定の受光感度が得られる受光面の領域であり、発光素子であれば、所定の発光強度が得られる発光面の領域のことである。

従来技術においては、光結合すべき第２の光学部品１４上の所定の１点を焦点位置として設計していた。したがって、第１の光学部品１０の中心軸１６を中心にした回転角が厳密に決定される必要がある。

一方、本発明においては、第１の光学部品１０が中心軸１６を中心に回転した場合（すなわち、第１の光学部品１０と第２の光学部品１４が相対的に回転した場合）の焦点の軌跡が、第２の光学部品１４表面の有効領域１５内に形成させるようにレンズ１２が位置決めされている。これにより、第１の光学部品１０が中心軸１６を中心とした回転（すなわち第１の光学部品１０と第２の光学部品１４が相対的に回転）したとしても、第２の光学部品１４表面に形成される焦点は第２の光学部品１４表面の有効領域１５内にある。よって、第１の光学部品１０と第２の光学部品１４は、第１の光学部品１０の回転角によらず一定の光結合度が得られる。

有効領域１５内で焦点が形成される位置は、図１（ｂ）の同心円状の領域２０、すなわち有効領域１５の中心１８から一定距離離れており、かつ有効領域１５の周囲からも一定距離離れている領域であることが好ましい。これは、第１の光学部品１０の回転によって、焦点が有効領域１５の中心１８を中心とした円を描くような軌跡１７を描けば、焦点が有効領域１５から逸脱する危険性が最も少ないためである。また、第２の光学部品１４が受光素子や発光素子であった場合、その受光感度や発光強度は同心円状の分布を有することが多い。よって、第１の光学部品１０の回転によって、受光感度や発光強度が変動することが少なくなるためである。

第１の光学部品１０と第２の光学部品１４の相対的な回転とは、例えば、図１のような第１の光学部品１０の中心軸１６を中心とした回転や、第２の光学部品１４の中心軸を中心にした回転、それらを組み合わせた回転、あるいは第１の光学部品１０と第２の光学部品の複雑な回転が考えられる。いずれの場合も、そのように回転した場合の焦点の軌跡が、第２の光学部品１４表面の有効領域１５内に形成させるようにレンズ１２が位置決めされていれば、そのように回転したとしても、一定の光結合度が得られる。なお、図１においては、光軸１６と第１の光学部品の中心軸１６が一致している（以下の実施例においても同様）。しかし、光軸と中心軸は一致する必要はない。

実施例１に係る光学装置は、内部に光ファイバ芯線３６を保持し光軸４９に垂直な面に対して傾斜した端面３５を有するフェルール３０(第１の光学部品)、フェルール３０に光結合し光軸に垂直な面に対し傾斜した表面を有する受光素子３４（第２の光学部品）、およびレンズ３２を有し、これらを一体に固定した光学装置の例である。図２に実施例１の断面図を示す。光ファイバ３８に接続されたフェルール３０は内部に光ファイバ芯線３６を保持する。フェルール３０(第１の光学部品)と受光素子３４(第２の光学部品)の間に、フェルール３０(第１の光学部品)が中心軸４９を中心に回転した場合（第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転した場合）の焦点の軌跡が、受光素子３４(第２の光学部品)表面の有効領域内に形成されるように位置決めされたレンズ３２を有している。

フェルール３０およびレンズ３２は、それぞれフェルールフォルダ４０、レンズフォルダ４２に固定されている。受光素子３４は受光素子パッケージ４８に実装されており、受光素子パッケージ４８には、光を入射するための窓４６が設けられている。受光素子３４はフェルール３０からレンズ３２を介して形成される光軸（図示せず）に垂直な面に対し傾斜して実装されている。これは、受光素子３４による反射が光ファイバ芯線３６に反射することを防ぐためである。受光素子パッケージ４８は受光素子フォルダ４４に固定されている。これにより、フェルールフォルダ４０（第１の光学部品）、レンズフォルダ４２、受光素子フォルダ４４(第２の光学部品)は一体化され固定されている。

実施例１においては、レンズ３２が、フェルール３０(第１の光学部品)が中心軸４９を中心に回転した場合（第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転した場合）の焦点の軌跡が、受光素子３４表面に形成されるように位置決めされている。図３はフェルール３０を中心軸４９を中心に回転させたときの受光素子３４の出力を示した図である。円周方向がフェルール３０が光軸４９を中心に回転したときの回転角を示し、半径方向が受光素子３４の出力を示す。フェルール３０が回転しても受光素子３４の出力は一定である。また、図４は、同様にフェルール３０をその中心軸４９を中心に回転した場合のフェルール３０に戻る反射光強度を示すものである。前述の受光素子３４の出力（図３）と同様、回転角に対する光反射強度の変化は認められない。以上のことから。実施例１の光学装置は、フェルール３０の回転角によらず、一定の光結合度を実現していることが証明された。

以上より、実施例１に係る光学装置の完成後、経時的に、フェルール３０と受光素子３４との相対的な回転角が変化したとしても、光結合度の変化が抑制できる。よって、長期信頼性の高い光学装置が実現できる。さらに、フェルール３０の受光素子３４との相対的な回転角が自由であることから、フェルール３０と受光素子３４の回転角を考慮した設計が不要となり、設計自由度が大きくなる。

次に、実施例１の製造方法について説明する。まず、フェルールフォルダ４０、レンズフォルダ４２および受光素子フォルダ４４を例えばＹＡＧレーザにより溶接し固定する。次にフェルール３０(第１の光学部品)と、受光素子３４(第２の光学部品)とフェルール３０と受光素子３４の間にレンズ３２を配置する。

次に、フェルール３０(第１の光学部品)が中心軸４９を中心に回転した場合（第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転した場合）の焦点の軌跡が、受光素子３４(第２の光学部品)表面の有効領域内に形成されるように、フェルール３０(第１の光学部品)、受光素子３４(第２の光学部品)およびレンズ３２との相対位置を決定する。このとき、フェルール３４(第１の光学部品)をフェルールフォルダ４０に対し相対的な回転の中心軸４９方向、受光素子３４(第２の光学部品)を実装した受光素子パッケージ４６を受光素子フォルダ４４に対し相対的な回転の中心軸４９に垂直方向に位置を調整する(図２矢印方向)ことにより相対位置が決定される。また、このとき、受光素子３４(第２の光学部品)は、その表面が光軸に垂直な面に対し傾斜して配置される。

次に、フェルール３０(第１の光学部品)をフェルールフォルダ４０に、受光素子３４(第２の光学部品)を実装した受光素子パッケージ３８を受光素子フォルダ４４に、それぞれ例えばＹＡＧレーザを用いた溶接により固定する。これによりフェルール３０(第１の光学部品)、受光素子３４(第２の光学部品)およびレンズ３２が前述の相対位置で固定される。

従来技術においては、製造工程において、フェルール３０と受光素子３４の中心軸４９に対する回転角を厳密に調整する必要があった。しかし、実施例１においては、前述のように、フェルール３０と受光素子３４の中心軸に対する回転角によらず一定の光結合度が得られるため、この回転角を厳密に調整する必要はない。よって、組み立て工程が簡易になり、製造コストの削減を図ることができる。

実施例１においては、レンズ３２はレンズフォルダ４２に保持されているが、受光素子パッケージ４８(第２の光学部品)に窓４６の代わりとして保持されても良い。

実施例２は光学装置アダプタの例である。図５に実施例２の断面図を示す。本発明に係る光学装置アダプタはレンズ５２が固定されたレンズフォルダ６２と、ストッパ５１が固定されたアダプタハウジング６０を有し、レンズフォルダ６２とアダプタハウジング６０は固定されている。光学装置アダプタは、光軸６９に垂直な面に対し傾斜した端面５５を有するフェルール５０(第１の光学部品)を受容する受容部であるストッパ５１とレンズ６２を有する。ストッパ５１(受容部)は光軸６９が通る貫通孔５３と、光軸から外側方向に延在しフェルール５０（第１の光学部品）の傾斜した端面５５と当接可能である傾斜面５７を有する。傾斜面５７は光軸６９のフェルール５０（第１の光学部品）から受光素子５４（第２の光学部品）へ至る方向に対し、広角をなしている。

一方、フェルール５０(第１の光学部品)は、光ファイバ５８と接続し、内部に光ファイバ芯線５６と、光軸６９に垂直な面に対し傾斜した端面５５を有する。また、端面５５には光ファイバ芯線５６の端面も含まれる。フェルール５０はコネクタハウジング(図示せず)に固定されコネクタプラグ(図示せず)を形成する。コネクタプラグは実施例２に係る光学装置アダプタと嵌合する機構を有する。コネクタプラグと光学装置アダプタが嵌合することにより、フェルール５０はストッパ５１に挿入され、フェルール５０(第１の光学部品)の端面５３がストッパ５１の傾斜面５７と当接することによりフェルール５０の位置決めがなされる。

また、受光素子５４（第２の光学部品）は、受光素子パッケージ６８に実装されており、受光素子パッケージ６８には光を入射するための窓６６が設けられている。受光素子パッケージ６８は受光素子フォルダ６４に固定されている。受光素子フォルダ６４は実施例２に係る光学装置アダプタに固定されることにより使用される。

コネクタプラグと光学装置アダプタが嵌合されることによりフェルール５０がストッパ５１の所定の位置に配置され、受光素子フォルダ６４が光学装置アダプタに固定されたとき（すなわち、受光素子５４が所定の位置に配置された場合）、フェルール５０が中心軸６９を中心に回転した場合（第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転したとき）に焦点の軌跡が、受光素子５４表面の有効領域内に形成されるようにレンズ５２が位置決めされる。すなわち、フェルール５０(第１の光学部品)が配置されるべき領域とフェルール５０（第１の光学部品）に光結合された受光素子５４(第２の光学部品)が配置されるべき領域の間にレンズ５２が配置され、フェルール５０(第１の光学部品)が中心軸６９を中心に回転した場合（第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転した場合）の焦点の軌跡が、受光素子５４（第２の光学部品）表面の有効領域内に形成されるようにレンズ５２が位置決めされている。

これにより、実施例２に係る光学装置アダプタにおいては、フェルール５０を有するコネクタプラグが光学装置アダプタに対し回転したとしても、一定の光結合度が得られる。従来のコネクタプラグにおいては、フェルール５０を有するコネクタプラグが回転すると光結合度が変化してしまう。そこで、コネクタプラグに突起部分（キー）を形成し、光学装置アダプタの嵌合部分と嵌合させることにより、アダプタとコネクタプラグの回転を防止していた。これでは、キーが破損することによりコネクタプラグは使用不可能となってしまう。実施例２においては、コネクタプラグが回転しても光結合度が変化しないため、キーを必要とせず、キーの破損により使用不能という状況を回避できる。もちろん、実施例２におけるアダプタはキーを有するコネクタプラグにも接続可能である。

さらに、光学装置アダプタに受光素子フォルダ６４を組み立てする際、受光素子フォルダ６４が中心軸６９を中心とした回転角に関係なく相対位置を決定することができる。これにより組み立て工数を削減でき、製造コストを削減できる。

フェルール５０（光学部品）のストッパ５１は、光軸６９が通る貫通孔５３と、光軸６９から外側方向に延在しフェルール５０（第１の光学部品）の傾斜した端面５５と当接可能である傾斜面５７を有する。傾斜面５７は光軸６９のフェルール５０から受光素子５４へ至る方向に対し、広角をなしている。これより、フェルール５０(第１の光学部品)の端面５５とストッパ５１の傾斜面５７が当接することにより、フェルール５０とストッパ５１は点ではなく、少なくとも線で接触しているため、フェルール５０の端面５５の損傷を防止することができる。

また、ストッパ５１は、端面５５と傾斜面５７が当接することにより、フェルール５０（第１の光学部品）が中心軸６９を中心に回転した場合（第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転した場合）の焦点の軌跡が、フェルール５０（第１の光学部品）と光結合される受光素子５４（第２の光学部品）表面の有効領域内に形成されるように、フェルール５０（第１の光学部品）と受光素子５４（第２の光学部品）とレンズ５２の相対位置を決定することができる。これにより、フェルール５０と受光素子５４の光結合度を一定に保つことができる。

実施例２に係る光学装置アダプタに受光素子５４(第２の受光部品)を固定した光学装置は、光軸６９に垂直な面に対し傾斜した端面５５を有するフェルール５０（第１の光学部品）を受容するストッパ５１(受容部)と、フェルール５０(第１の光学部品)に光結合する受光素子５４（第２の受光部品）とを具備している。また、この光学装置は、フェルール５０がストッパ５１に挿入された所定の位置（すなわち配置されるべき位置）と受光素子５４の間に配置し、フェルール５０（第１の光学部品）が中心軸６９を中心に回転した場合（第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転した場合）の焦点の軌跡が、受光素子５４（第２の光学部品）表面の有効領域内に形成されるように位置決めされたレンズ５２を具備している。この光学装置においても、フェルール５０を有するコネクタプラグが光学装置アダプタに対し回転したとしても、一定の光結合度が得られ、実施例１同様の効果が得られる。

この光学装置の製造方法について説明する。アダプタフォルダ６０にストッパ５１およびレンズ５２が固定されたレンズフォルダ６２を例えばＹＡＧレーザの溶接により固定する。受光素子５４が実装された受光素子パッケージ６８を受光素子フォルダ５４に固定する。フェルール５０が固定されたコネクタプラグとアダプタフォルダ６０を有するアダプタを接続する。これにより、フェルール５０(第１の光学部品)がストッパ５１により位置決めされる位置、すなわち、配置されるべき領域に配置される。フェルール５０(第１の光学部品)と受光素子５４(第２の光学部品)の間にレンズ５２を配置する。次に、フェルール５０(第１の光学部品)が中心軸６９に対し回転した場合（第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転した場合）の焦点の軌跡が、受光素子５４(第２の光学部品)表面の有効領域内に形成されるように、フェルール５０(第１の光学部品)、受光素子５４(第２の光学部品)、レンズ５２の相対位置を決定する。最後に、受光素子５４(第２の光学部品)とレンズ５２の相対位置が例えばＹＡＧレーザを用いた溶接で固定される。

相対位置の決定は、回転の中心軸６９方向および回転の中心軸６９に垂直方向の調整によってのみ相対位置が決定される。また、受光素子５４は、その表面が光軸６９に垂直な面に対し傾斜するように固定される。

実施例２においては、レンズ５２がレンズフォルダ６２に固定されているが、アダプタハウジング６０に固定されていても良い。

実施例３は光学装置アダプタをスリーブとし、レンズを受光素子パッケージに配置した例である。図６に実施例３の断面図を示す。本発明に係る光学装置アダプタは、光軸８９に垂直な面に対し傾斜した端面７５を有するフェルール７０(第１の光学部品)を受容する受容部を兼ねるスリーブ８０を有する。スリーブ８０は、ストッパ７１を有し、レンズ７２を有する受光素子パッケージ８８が固定されている。すなわち、ストッパはフェルール(第１の光学部品)を収容するスリーブである。受光素子８４は、受光素子パッケージ８８に実装されており、その面は光軸８９に垂直な面に対し傾斜している。

ストッパ７１は光軸８９が通る貫通孔７３と、光軸から外側方向に延在しフェルール７０（第１の光学部品）の傾斜した端面７５と当接可能である傾斜面７７を有する。傾斜面７７は光軸８９のフェルール７０から受光素子７４へ至る方向に対し、広角をなしている。

一方、フェルール７０は、光ファイバ７８と接続し、内部に光ファイバ芯線７６と、光軸８９に垂直な面に対し傾斜した端面７５を有する。また、端面７５には光ファイバ芯線７６の端面も含まれる。フェルール７０はコネクタハウジング(図示せず)に固定されコネクタプラグ(図示せず)を構成する。コネクタプラグは実施例３に係る光学装置アダプタと嵌合する機構を有する。コネクタプラグと光学装置アダプタが嵌合することにより、フェルール７０はストッパ７１に挿入され、フェルール７０の端面７５がストッパ７１の傾斜面７７と当接することによりフェルール７０の位置決めがされる。

コネクタプラグと光学装置アダプタが嵌合されることによりフェルール７０がストッパ７１の所定の位置に配置される。このとき、ストッパ７１により、端面７５と傾斜面７７が当接することにより、フェルール７０（第１の光学部品）が中心軸８９を中心に回転した場合（第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転した場合）の焦点の軌跡が、フェルール７０（第１の光学部品）と光結合される受光素子７４（第２の光学部品）表面の有効領域内に形成されるように、フェルール７０（第１の光学部品）と受光素子７４（第２の光学部品）とレンズ７２の相対位置を決定することができる。これにより、フェルール７０と受光素子７４の光結合度を一定に保つことができる。

これにより、実施例３に係るアダプタにおいては、フェルール７０を有するコネクタプラグが光学装置アダプタに対し相対的に回転したとしても、一定の光結合度が得られる。実施例３に係るアダプタは例えば通信機器の一部に組み込まれ、光通信の入力ポートとして使用される。従来は、実施例２で説明したように、コネクタプラグにフェルールの回転を規制するキーが必要であった。この場合、光通信装置を配置する際、光ファイバが無理な方向にねじれることもあった。しかし、実施例３においては、前述のようにフェルール７０の回転が自由であることから、光ファイバ７８のよじれを防止することができる。

実施例４は、第１の光学部品および第２の光学部品をフェルールとした光ファイバのアダプタの例である。図７に実施例４の断面図を示す。アダプタハウジング１００は、傾斜面９７を有するストッパ９１、レンズ９２を固定したレンズフォルダ１０２、フェルール９４(第２の光学部品)を有する。フェルール９４は、光軸１０９に垂直な面に対し傾斜した端面１０７を有し、光ファイバ１０８に接続され、内部に光ファイバ芯線１０５を有する。アダプタハウジング１００はさらに、フェルール９０(第１の光学部品)を受容する受容部(図示せず)を有している。フェルール９０（第１の光学部品）は、光軸１０９に垂直な面に対し傾斜した端面９５を有し、光ファイバ(図示せず)に接続され、内部に光ファイバ芯線９６を有する。フェルール９０はコネクタハウジング(図示せず)に固定されコネクタプラグ(図示せず)構成している。コネクタプラグは光学装置アダプタと嵌合される。レンズ９２は、フェルール９０が中心軸１０９を中心に回転した場合（第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転した場合）の焦点の軌跡が、フェルール９４の表面の有効領域内に形成されるように位置決めされている。

実施例４によれば、光ファイバーを接続する光学装置アダプタにおいても、コネクタプラグの回転により光結合度が変化しないアダプタを提供することができる。

以上、発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、第１の光学部品として、フェルールの例を示したが、その端面が光軸に垂直な面に対し傾斜していれば、例えばレンズやフィルタのような受動光学部品、受光素子、発光素子であってもよい。また、第２の光学部品として、受光素子およびフェルールを例に示したが、第１の光学部品に結合し、第１の光学部品と第２の光学部品が相対的に回転したした場合の焦点を形成できる有効領域を有していれば、マルチモードファイバや垂直共振型面発光ダイオード（ＶＣＳＥＬ）などの発光素子であってもよい。

図1は本発明の原理を説明するための模式図である。図２は実施例１の断面模式図である。図３は実施例１に係る光学装置において、フェルールを中心軸を中心に回転させた場合の受光素子の出力を示す図である。図４は実施例１に係る光学装置において、フェルールを中心軸を中心に回転させた場合のフェルールに戻る反射光強度を示す図である。図５は実施例２の断面模式図である。図６は実施例３の断面模式図である。図７は実施例４の断面模式図である。

符号の説明

１０第１の光学部品
１２、３２、５２、７２、９２レンズ
１４第２の光学部品
１５第２の光学部品表面の有効領域
１６、４９、６９、８９、１０９光軸または中心軸
１７本発明における焦点の軌跡
１８有効領域の中心
２０領域
２５第１の光学部品の端面
３０、５０、７０、９０フェルール(第１の光学部品)
３４、５４、８４受光素子(第２の光学部品)
３５、５５、７５、９５フェルールの端面
３６、５６、７６、９６光ファイバ芯線
３８、５８、７８、９８光ファイバ
４０フェルールフォルダ
４２、６２、１０２レンズフォルダ
４４、６４受光素子フォルダ
４６、６６窓
４８、６８、８８受光素子パッケージ
５１、７１、９１ストッパ
５３、７３、９３貫通孔
５７、７７、９７ストッパの傾斜面
６０、１００アダプタハウジング
８０スリーブ
９４フェルール(第２の光学部品)
１０５光ファイバ芯線
１０７フェルールの端面
１０８光ファイバ

Claims

光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品と、
前記第１の光学部品に対して光結合する受光素子または発光素子である第２の光学部品と、
前記第１の光学部品と前記第２の光学部品の間に配置され、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面または所定の発光感度が得られる発光面の領域内に形成されるように位置決めされたレンズと、を具備し、
前記所定の受光感度が得られる受光面または前記所定の発光感度が得られる発光面の領域は、円形であり、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置。
光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品と、
前記第１の光学部品に対して光結合する受光素子である第２の光学部品と、
前記第１の光学部品と前記第２の光学部品の間に配置され、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面の領域内に円を描くように位置決めされたレンズと、を具備し、
前記所定の感度が得られる受光面の領域が、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置。
前記第２の光学部品は、その表面が前記光軸に垂直な面に対し傾斜して配置される請求項１または２記載の光学装置。
前記レンズは、レンズフォルダと前記第２の光学部品のいずれか一方に保持される請求項１から３のいずれか一項記載の光学装置。
前記第１の光学部品は、内部に光ファイバ芯線を保持し、前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有するフェルールを具備する請求項１から４のいずれか一項記載の光学装置。
光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品と、前記第１の光学部品に対して光結合する受光素子または発光素子である第２の光学部品と、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品との間のレンズと、を配置する第１ステップと、
前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面または所定の発光感度が得られる発光面の領域内に形成されるように、前記第１の光学部品、前記第２の光学部品および前記レンズの相対位置を決定する第２ステップと、
前記第１の光学部品、前記第２の光学部品および前記レンズの前記相対位置を固定する第３ステップとを有し、
前記所定の受光感度が得られる受光面または前記所定の発光感度が得られる発光面の領域は、円形であり、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置の製造方法。
光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品と、前記第１の光学部品に対して光結合する受光素子である第２の光学部品と、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品との間のレンズと、を配置する第１ステップと、
前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面の領域内に円を描くように、前記第１の光学部品、前記第２の光学部品および前記レンズの相対位置を決定する第２ステップと、
前記第１の光学部品、前記第２の光学部品および前記レンズの前記相対位置を固定する第３ステップとを有し、
前記所定の感度が得られる受光面の領域が、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置の製造方法。
前記第２ステップは、前記相対的な回転の中心軸方向および前記相対的な回転の中心軸方向に垂直な方向にのみ相対位置が決定される請求項６または７記載の光学装置の製造方法。
前記第２ステップは、前記第２の光学部品を、その表面が前記光軸に垂直な面に対し傾斜して配置するステップを含む請求項６から８のいずれか一項記載の光学装置の製造方法。
前記第１の光学部品は、内部に光ファイバ芯線を保持し、前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有するフェルールを具備する請求項６から９のいずれか一項記載の光学装置の製造方法。
光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品を受容する受容部を持つ光学装置アダプタであって、
前記受容部に受容された前記第１の光学部品に対して光結合するように受光素子または発光素子である第２の光学部品が前記光学装置アダプタの外部に配置されたときに、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面または所定の発光感度が得られる発光面の領域内に形成されるように位置決めされたレンズを具備し、
前記所定の受光感度が得られる受光面または前記所定の発光感度が得られる発光面の領域は、円形であり、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置アダプタ。
光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品を受容する受容部を持つ光学装置アダプタであって、
前記受容部に受容された前記第１の光学部品に対して光結合するように受光素子である第２の光学部品が前記光学装置アダプタの外部に配置されたときに、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面の領域内に円を描くように位置決めされたレンズを具備し、
前記所定の感度が得られる受光面の領域が、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置アダプタ。
前記受容部は、前記光軸が通る貫通孔と、前記光軸から外側方向に延在し前記第１の光学部品の傾斜した端面と当接可能な傾斜面と、を有するストッパを更に具備する請求項１１または１２記載の光学装置アダプタ。
前記ストッパが前記第１の光学部品と当接することにより、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の有効領域内に形成されるように前記レンズの相対位置が決定される請求項１３記載の光学装置アダプタ。
前記第1の光学部品は、内部に光ファイバ芯線を保持し、前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有するフェルールを具備する請求項１１から１４のいずれか一項記載の光学装置アダプタ。
光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品と、
前記第１の光学部品を受容する受容部と、
前記第１の光学部品と光結合する受光素子または発光素子である第２の光学部品と、
前記第１の光学部品と前記第２の光学部品との間に配置され、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面または所定の発光感度が得られる発光面の領域内に形成されるように位置決めされたレンズと、
を具備し、
前記所定の受光感度が得られる受光面または前記所定の発光感度が得られる発光面の領域は、円形であり、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置。
光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有する第１の光学部品と、
前記第１の光学部品を受容する受容部と、
前記第１の光学部品と光結合する受光素子である第２の光学部品と、
前記第１の光学部品と前記第２の光学部品との間に配置され、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面が得られる発光面の領域内に円を描くように位置決めされたレンズと、
を具備し、
前記所定の感度が得られる受光面の領域が、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学装置。
前記受容部には、前記光軸が通る貫通孔と、前記光軸から外側方向に延在し前記第１の光学部品の傾斜した端面と当接可能な傾斜面を有するストッパを更に具備する請求項１６または１７記載の光学装置。
前記第２の光学部品は、その表面が前記光軸に垂直な面に対し傾斜して配置される請求項１６から１８のいずれか一項記載の光学装置。
前記第1の光学部品は、内部に光ファイバ芯線を保持し、前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有するフェルールを具備する請求項１６から１９のいずれか一項記載の光学装置。
光軸が通る貫通孔と、
前記光軸から外側方向に延在し、第１の光学部品の前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面と当接可能な傾斜面と、を具備し、前記第１の光学部品を位置決めする光学部品のストッパであって、
前記端面が前記傾斜面に当接することにより、前記第１の光学部品と受光素子または発光素子である第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面または所定の発光感度が得られる発光面の領域内に形成されるように、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品とレンズの相対位置を決定し、
前記所定の受光感度が得られる受光面または前記所定の発光感度が得られる発光面の領域は、円形であり、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学部品のストッパ。
光軸が通る貫通孔と、
前記光軸から外側方向に延在し、第１の光学部品の前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面と当接可能な傾斜面と、を具備し、前記第１の光学部品を位置決めする光学部品のストッパであって、
前記端面が前記傾斜面に当接することにより、前記第１の光学部品と受光素子である第２の光学部品が相対的に回転した場合の前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡が、前記第２の光学部品表面の所定の受光感度が得られる受光面の領域内に円を描くように、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品とレンズの相対位置を決定し、
前記所定の感度が得られる受光面の領域が、前記第１の光学部品を通る光の焦点の軌跡と同心円の関係にあることを特徴とする光学部品のストッパ。
前記光軸の前記第２の光学部品から前記第１の光学部品へ至る方向に対し、前記傾斜面が広角をなす請求項２１または２２記載の光学部品のストッパ。
前記第１の光学部品は、内部に光ファイバ芯線を保持し、前記光軸に垂直な面に対し傾斜した端面を有するフェルールを具備し、
前記第１の光学部品の傾斜した端面には、前記光ファイバ芯線の端面が含まれる請求項２１から２３のいずれか一項記載の光学部品のストッパ。
前記ストッパは、前記第１の光学部品を収容するスリーブである請求項２１から２４のいずれか一項記載の光学部品のストッパ。