JPH08201605A - 光接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は光利用率が高く、集光特性の波長依
存性が少なく、更には位置ずれ許容量の大きな光接続装
置を提供することを目的とする。 【構成】 透明基板１１は一方の面には発光素子２０と
受光素子３０とが互いに一定距離離間して配置されてお
り、他方の面には発光素子２０と受光素子３０に対向し
た位置にビーム偏向素子４１と４２とがそれぞれ形成さ
れている。透明基板１２は、一方の面が第１の透明基板
１１の表面と当接し、他方の面が互いに一定距離離間し
て屈折型レンズ５１と５２とがそれぞれ形成されてい
る。透明基板１３は、一方の面が第２の透明基板１２の
表面と当接し、他方の面に反射膜６０が被覆形成されて
いる。屈折型レンズ５１と５２は、それぞれ斜入射平行
光に対して子午面と球欠面における像点が一致するよう
な曲率に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光接続装置に係り、特に
光を用いて、並列高速に情報を伝達するために必要な光
接続装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大規模な情報を処理するために、高速に
演算を実行する計算機の研究が進んでいる。しかし、従
来の逐次処理に基づく演算を実行する計算機は、性能限
界に近付いていると考えられている。そこで、多数のプ
ロセッサを持ち、複数の演算を同時に実行する並列処理
アーキテクチャの研究が進んでいる。

【０００３】また、この研究と並行して、高速化のため
に、多数のプロセッサ間の接続を光で行う試みも進めら
れている。光による接続は、自由空間を伝搬でき、互い
に干渉し合わないという点で、従来の電気配線より有利
である。このような光接続法として、面型の光素子を透
明基板面に実装する光接続法が文献にて提案されている
（例えば、雑誌「アプライド・オプティクス」第２８巻
第９号、１６０２頁〜１６０５頁に掲載された論文「自
由空間光素子の平板集積(Planar integrationof free-s
pace optical components)）。

【０００４】しかし、この光接続方法の課題は、透明基
板中において、光が光学素子に対して必ず斜めに入射し
ながら伝搬していくので、軸外収差が大きくなり、光利
用率の低下を招くことにあった。

【０００５】そこで、従来、この課題を解決するため
に、回折型レンズにより軸外収差を補正するという方法
が考えられてきた。この補正方法の詳細は、雑誌「オプ
ティクス・コミュニケーションズ（Optics Communicati
ons）」第７６巻第５号の３１３頁から３１７頁に掲載
された論文「平板光学系を用いた結像（Imaging with p
lanar optucal systems）」や、雑誌「アプライド・オ
プティクス（Applied Optics）」第３０巻第２５号の３
６４３頁から３６４９頁に掲載された論文「電子ビーム
描画により作成された回折限界斜め入射用反射ブレーズ
形回折光学マイクロレンズ（Diffraction-limited blaz
ed reflection diffractive microlensesfor oblique i
ncidence fabricated by electron-beam lithograph
y）」に述べられている。

【０００６】図１０はこの回折型レンズにより軸外収差
を補正する従来の光接続装置の一例の側面図を示す。こ
の側面は、子午面に相当する。この従来の光接続装置
は、基板７０と第１の透明基板８１との間に発光素子２
０と受光素子３０とが互いに離間して設けられ、また第
１の透明基板８１の反対側には第２の透明基板８２が当
接している構成である。

【０００７】第２の透明基板８２は、第１の透明基板８
１側の表面で、かつ、前記発光素子２０及び受光素子３
０の中間に相当する位置に所定の大きさの反射膜６１が
形成され、他方の表面に回折型レンズ９１及び９２が互
いに離間して形成されると共に、反射膜６０が被覆され
た構成である。

【０００８】この従来の光接続装置によれば、発光素子
２０から出射された光は、第１の透明基板８１を透過し
て第２の透明基板８２の回折型レンズ９１に入射され、
ここで回折された後反射膜６０により反射され、第２の
透明基板８２内を通って反射膜６１により反射されて光
路が変えられ、再び第２の透明基板８２内を通って回折
型レンズ９２に入射され、ここで回折された後反射膜６
０により再び反射され、更に第２の透明基板８２、第１
の透明基板８１をそれぞれ透過して受光素子３０の受光
面に集光される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、図１０に示
した従来の光接続装置では、回折型レンズ９０及び９１
により軸外収差を補正し、受光素子３０の受光面に光を
集光させることができるので、光利用率は向上している
ものの、回折を利用しているために集光特性に波長依存
性が大きく、安定な単色光源が必要であるという問題点
がある。

【００１０】また、上記の従来装置では、回折効率を高
くすることが難しいために光利用率が低いという問題が
ある。更に、多くの場合、発光素子２０と受光素子３０
が１枚の基板上に一体化されているため、この従来装置
のような倒立関係の結像では、発光素子２０と受光素子
３０が一体化されている基板７０と光学素子の透明基板
８１、８２が実線で示す本来の位置から点線で示す位置
に位置ずれした場合、同図に点線で示すように位置ずれ
方向Ａとは逆方向に集光点が移動してしまうために、位
置ずれに対する集光点の許容量が小さいという問題があ
る。

【００１１】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
光利用率を従来よりも向上し得る光接続装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】また、本発明の他の目的は、波長依存性が
小さく、また接続距離を大にし得る光接続装置を提供す
ることにある。

【００１３】更に、本発明の他の目的は、位置ずれ許容
量の大きい光接続装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、光を出射する発光素子
と、光を受光する受光素子と、順次に積層された第１乃
至第３の透明基板とよりなる光接続装置であって、第１
の透明基板の一方の表面上にそれぞれ発光素子及び受光
素子が互いに離間して当接配置され、第１の透明基板の
他方の表面と第２の透明基板との当接面のいずれか一方
に、発光素子から出射されて第１の透明基板内を伝搬し
た光を偏向する第１のビーム偏向素子と、第２の透明基
板内を伝搬した光を偏向して該第１の透明基板内へ入射
し受光素子へ伝搬させる第２のビーム偏向素子とが形成
され、第２の透明基板と第３の透明基板との当接面のい
ずれか一方に、第２の透明基板内を伝搬した光を屈折し
て平行光に変換して第３の透明基板内へ伝搬させる第１
の屈折型レンズと、第３の透明基板内を伝搬した光を屈
折して第２の透明基板内へ入射する第２の屈折型レンズ
とが互いに離間して設けられ、第３の透明基板の第２の
透明基板と当接している表面と反対側の表面に反射膜が
被覆形成された構成としたものである。

【００１５】また、請求項２記載の発明は、上記の目的
を達成するために、上記の第１又は第２の透明基板の第
１及び第２のビーム偏向素子の間に第１の反射膜を設
け、また、上記の第２の透明基板の第１及び第２の屈折
レンズ側表面上に第２の反射膜を被覆形成して上記の第
３の透明基板を不要とした構成である。

【００１６】また、請求項４記載の発明は、上記の目的
を達成するために、上記の第２及び第３の透明基板の間
に、一方の表面が第２の透明基板の第１及び第２の屈折
型レンズ側表面と当接し、他方の表面にそれぞれ第３及
び第４の屈折型レンズが互いに離間して設けられた別の
透明基板を介在した構成である。

【００１７】更に、請求項５記載の発明は、上記の目的
を達成するために、上記の第２又は第３の透明基板の第
１及び第２の屈折型レンズの間に第１の反射膜を設け、
また、上記の第３の透明基板の第２の透明基板と反対側
表面に第３及び第４の屈折レンズを互いに離間して設け
ると共に、その表面上に第２の反射膜を被覆形成した構
成である。

【００１８】

【作用】請求項１又は２記載の発明では、発光素子から
出射された光は第１の透明基板の第１のビーム偏向素子
を通して第２の透明基板の第１の屈折型レンズにより平
行光とされ、第３の透明基板を介してあるいは直接に反
射膜で反射された後、所定の経路を経て第２の屈折型レ
ンズを透過して第２のビーム偏向素子に入射され、更に
これより受光素子に入射される。

【００１９】ここで、図６に示すように、一般的に用い
られる球面レンズ１１０に対して発光素子１２０からの
光を、球面レンズ１１０の光軸の外から入射すると、球
面レンズ１１０では軸外入射する光に対して子午面と球
欠面内の屈折に関与する面の曲率半径が異なるため、像
点が一点に集まらず、受光素子面１３０上非点隔差を生
じ、スポット１３１の径が大きく、受光素子の受光面が
小さい場合には光利用率が低下する可能性がある。

【００２０】これに対し、本発明では上記したように、
屈折型レンズを用いている。この屈折型レンズは図７に
１１１で示すように、発光素子１２０から出射される光
の角度に対して、子午面と球欠面内で屈折に関与する面
の曲率半径を、受光素子面１３０で像点が一致するよう
に決めることにより、非点隔差を無くし、スポットの拡
がりを小さくすることができる。また、従来の光接続装
置で用いられる回折型レンズに比べて、屈折型レンズは
光利用率が大きく、かつ、集光特性の波長依存性が小さ
い。

【００２１】また、請求項３又は６記載の発明の屈折型
レンズは、軸外入射光に対して子午面と球欠面における
像点が前記受光素子の受光面で一致するように、子午面
の焦点距離と球欠面の焦点距離を変えた構成であるた
め、軸外入射光を平行光にすることができる。

【００２２】また、請求項４又は５記載の発明では、第
１の屈折型レンズにより取り出された平行光は、第３の
屈折型レンズを透過した後、所定の経路を経て第４の屈
折型レンズ、第２の屈折型レンズ及び第２のビーム偏向
素子を通して受光素子に入射される。これにより、本発
明では受光素子での結像関係を正立関係とすることがで
きるため、発光素子と受光素子とが一体的に上記屈折型
レンズなどに対して位置ずれが生じた場合、集光位置が
位置ずれ方向と同じ方向へ移動し、受光素子の受光面上
でのスポット移動を小さくできる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明になる光接続装置の第１実施例の側面図を示
す。同図中、図１０と同一構成部分には、同一符号を付
してある。図１に示す側面は子午面に相当する。本実施
例は、図１に示すように、ガラスあるいはプラスチック
などで構成される透明基板１１、１２及び１３が積層さ
れた構成である。透明基板１１から反射膜６０までの高
さは、例えば５ｍｍ程度である。

【００２４】第１の透明基板１１は一方の面には発光素
子２０と受光素子３０とが互いに一定距離離間して配置
されており、他方の面には発光素子２０と受光素子３０
に対向した位置に第１のビーム偏向素子４１と第２のビ
ーム偏向素子４２とがそれぞれ形成されている。

【００２５】第２の透明基板１２は、一方の面が第１の
透明基板１１のビーム偏向素子４１及び４２が形成され
ている面と当接し、他方の面が互いに一定距離離間して
第１の屈折型レンズ５１と第２の屈折型レンズ５２とが
それぞれ形成されている。第３の透明基板１３は、一方
の面が第２の透明基板１２の屈折型レンズ５１及び５２
が形成されている面と当接し、他方の面に反射膜６０が
被覆形成されている。

【００２６】ここで、上記の屈折型レンズ５１及び５２
は、例えば図５に示すように、透明基板１０の一面を削
って、２つの主曲率半径ｒ１及びｒ２を持つトロイダル
面の窪みを作成し、その窪みに例えばＧａＡｓのような
透明基板１０の屈折率よりも屈折率が高い物質を埋め込
むことで作製される。主曲率半径ｒ１及びｒ２は、斜入
射平行光に対して、子午面と球欠面における像点が受光
素子面で一致するように、光線追跡により求めることが
できる。

【００２７】次に、本実施例の動作について説明する。
発光素子２０から出射された光（例えば赤外光あるいは
可視光）は、第１の透明基板１１内を伝搬して第１のビ
ーム偏向素子４１により偏向された後、第２の透明基板
１２内を伝搬して第１の屈折型レンズ５１に斜めに入射
されて、平行光に変換される。この第１の屈折型レンズ
５１より取り出された平行光は、第３の透明基板１３内
を伝搬して反射膜６０に至り、ここで反射されて再び第
３の透明基板１３内を伝搬して第２の屈折型レンズ５２
に斜めに入射される。

【００２８】第２の屈折型レンズ５２により集光された
光は、第２の透明基板１２内を伝搬して第２のビーム偏
向素子４２に入射されて偏向され、これより更に第１の
透明基板１１内を伝搬して受光素子３０の受光面上に結
像される。

【００２９】本実施例ではレンズの曲率に自由度を持た
せて子午面と球欠面の像点を一致させて非点隔差を無く
しているため、球面レンズを用いた従来の場合よりも、
この受光面上のスポットの径を小さくできる。従って、
光利用率を大きくすることができる。また、回折型レン
ズを用いた従来装置に比し、光利用率を大きくでき、ま
た集光特性の波長依存性を小さくできる。

【００３０】また、本実施例では、光は第１の屈折型レ
ンズ４１により平行光に変換されるため、第３の透明基
板１３の厚さを大きくすることにより、接続距離を長く
とることができる。これは、発光素子と受光素子がばら
ばらに複数個ずつ並んでいた場合、それらを接続する個
数を多くとれる点で有利である。

【００３１】次に、本発明の第２実施例の構成及び動作
について図２と共に説明する。同図中、図１と同一構成
部分には同一符号を付してある。図２に示すように、本
実施例は第１の透明基板１４と第２の透明基板１２とが
積層された構成である。

【００３２】第１の透明基板１４は、一方の面には発光
素子２０と受光素子３０とが互いに一定距離離間して配
置されており、他方の面には発光素子２０と受光素子３
０に対向した位置に第１のビーム偏向素子４１と第２の
ビーム偏向素子４２とがそれぞれ形成され、かつ、それ
らビーム偏向素子４１及び４２の中間位置に第１の反射
膜６１が形成されている。

【００３３】第２の透明基板１２は、一方の面が第１の
透明基板１４のビーム偏向素子４１及び４２と反射膜６
１とが形成されている面と当接し、他方の面が互いに一
定距離離間して第１の屈折型レンズ５１と第２の屈折型
レンズ５２とがそれぞれ形成されると共に、第２の反射
膜６０で被覆された構成である。

【００３４】次に、本実施例の動作について説明する。
発光素子２０から出射された光は、第１の透明基板１４
内を伝搬して第１のビーム偏向素子４１により偏向され
た後、第２の透明基板１２内を伝搬して第１の屈折型レ
ンズ５１に斜めに入射されて、平行光に変換される。こ
の第１の屈折型レンズ５１より取り出された平行光は、
反射膜６０で反射されて再び第２の透明基板１２内を伝
搬して反射膜６１に至り、ここで反射されて再び第２の
透明基板１２内を伝搬して第２の屈折型レンズ５２に斜
めに入射される。

【００３５】第２の屈折型レンズ５２により集光された
光は、反射膜６０で反射されて第２の透明基板１２内を
伝搬して第２のビーム偏向素子４２に入射されて偏向さ
れ、これより更に第１の透明基板１１内を伝搬して受光
素子３０の受光面上に結像される。

【００３６】本実施例も第１実施例と同様に光利用率を
大きくすることができ、集光特性の波長依存性を小さく
できる。また、本実施例では、光は第１の屈折型レンズ
４１により平行光に変換されるため、第２の透明基板１
２の厚さを大きくすることにより、接続距離を長くとる
ことができる。

【００３７】次に、本発明の第３実施例の構成及び動作
について図３及び図８と共に説明する。図３中、図１と
同一構成部分には同一符号を付してある。図３に示すよ
うに、本実施例は第１の透明基板１１と第２の透明基板
１２と第３の透明基板１５と第４の透明基板１６とが順
次に積層された構成である。

【００３８】第１の透明基板１１は、一方の面には基板
７０上に互いに一定距離離間して固定された発光素子２
０と受光素子３０とが当接配置されており、他方の面に
は第１のビーム偏向素子４１と第２のビーム偏向素子４
２とがそれぞれ形成されている。

【００３９】第２の透明基板１２は、一方の面が第１の
透明基板１１のビーム偏向素子４１及び４２が形成され
ている面と当接し、他方の面が互いに一定距離離間して
第１の屈折型レンズ５１と第２の屈折型レンズ５２とが
それぞれ形成されている。

【００４０】第３の透明基板１５は、一方の面が第２の
透明基板１２の屈折型レンズ５１及び５２が形成されて
いる面と当接し、他方の面が互いに上記の屈折型レンズ
５１及び５２間の距離よりも短い距離だけ離間して第３
の屈折型レンズ５３と第４の屈折型レンズ５４とがそれ
ぞれ形成されている。第４の透明基板１６の第３の透明
基板１５と反対側の面は反射膜６０で被覆されている。

【００４１】次に、本実施例の動作について説明する。
発光素子２０から出射された光は、第１実施例と同様の
経路を経て第１の屈折型レンズ５１に斜めに入射され
て、平行光に変換される。この第１の屈折型レンズ５１
より取り出された平行光は、第３の透明基板１５内を伝
搬して第３の屈折型レンズ５３に斜めに入射され、更に
これより第４の透明基板１６内を伝搬して第４の透明基
板１６と反射膜６０の境界面に集光される。

【００４２】反射膜６０で反射された光は、再び第４の
透明基板１６内を伝搬して第４の屈折型レンズ５４に斜
めに入射されて、平行光に変換される。この第４の屈折
型レンズ５４より取り出された平行光は、第３の透明基
板１５内を伝搬して第２の屈折型レンズ５２に斜めに入
射され、更にこれより第２の透明基板１２内を伝搬して
第２のビーム偏向素子４２により偏向され、第１の透明
基板１１内を伝搬して受光素子３０の受光面に集光され
る。

【００４３】本実施例も第１及び第２実施例と同様に光
利用率を大きくすることができ、集光特性の波長依存性
を小さくできる。また、本実施例では、結像関係が正立
関係であるために、位置ずれ許容量が大きい。

【００４４】すなわち、このことについて図８と共に説
明するに、基板７０上の発光素子２０と受光素子３０と
がそれぞれ図８に実線で示す位置にある場合には、光は
実線で示す矢印の光路を経て受光素子３０の受光面上に
集光される。ここで、上記の基板７０上の発光素子２０
と受光素子３０とを、それぞれ透明基板１１、１２、１
５及び１６からなる積層構造体に対して接着する際に、
図８に実線で示す位置から矢印Ｂ方向に点線で示す位置
にまでずれたものとすると、このときに発光素子２０か
ら出射された光は、結像関係が正立関係であるために、
点線で示す光路を経て集光され、集光点の位置が位置ず
れ方向と同じ方向に移動する。従って、本実施例での受
光素子３０の受光面上のスポット移動は上記の位置ずれ
があっても小さく、そのために、発光素子２０と受光素
子３０とが設けられている基板７０と透明基板１１等と
の間の位置ずれ許容量を大きくできる。

【００４５】次に、本発明の第４実施例の構成及び動作
について図４と共に説明する。同図中、図１と同一構成
部分には同一符号を付してある。図４に示すように、本
実施例は第１の透明基板１１と第２の透明基板１７と第
３の透明基板１８とが積層された構成である。

【００４６】第１の透明基板１１は一方の面には発光素
子２０と受光素子３０とが互いに一定距離離間して配置
されており、他方の面には発光素子２０と受光素子３０
に対向した位置に第１のビーム偏向素子４１と第２のビ
ーム偏向素子４２とがそれぞれ形成されている。

【００４７】第２の透明基板１７は、一方の面が第１の
透明基板１１のビーム偏向素子４１及び４２と反射膜６
１とが形成されている面と当接し、他方の面が互いに一
定距離離間して第１の屈折型レンズ５１と第２の屈折型
レンズ５２とがそれぞれ形成されると共に、それらの中
間位置に第１の反射膜６１が形成されている。

【００４８】第３の透明基板１８は、一方の面が第２の
透明基板１７の屈折型レンズ５１及び５２と反射膜６１
とが形成されている面と当接し、他方の面が互いに屈折
型レンズ５１及び５２間の距離よりも短い距離だけ離間
して第３の屈折型レンズ５３と第４の屈折型レンズ５４
とがそれぞれ形成されると共に、反射膜６０で被覆され
ている。

【００４９】次に、本実施例の動作について説明する。
発光素子２０から出射された光は、第３実施例と同様の
経路を経て第１の屈折型レンズ５１により平行光に変換
されて第３の屈折型レンズ５３に斜めに入射される。第
３の屈折型レンズ５３に入射した光は反射膜６０で反射
されて第３の屈折型レンズ５３より第３の透明基板１８
内を伝搬して第３の透明基板１８と反射膜６１の境界面
に集光される。

【００５０】反射膜６１で反射された光は、再び第３の
透明基板１８内を伝搬して第４の屈折型レンズ５４に斜
めに入射されて、平行光に変換される。この第４の屈折
型レンズ５４に入射した光は反射膜６０で反射されて第
４の屈折型レンズ５４より第３の透明基板１８内を伝搬
して第２の屈折型レンズ５２に斜めに入射され、更にこ
れより第２の透明基板１７内を伝搬して第２のビーム偏
向素子４２により偏向され、第１の透明基板１１内を伝
搬して受光素子３０の受光面に集光される。

【００５１】本実施例も第３実施例と同様に結像関係が
正立関係であるために、位置ずれ許容量が大きいという
特長がある。

【００５２】次に、本発明の効果の実験例について説明
する。本発明の代表例として図３の第３実施例の構成
を、図９に示すように、空気中に発光素子１２１と屈折
率が１．４５である屈折型レンズ１１２、１１３、１１
４、１１５と反射膜６２と受光素子１３１とを図示の如
くに配置した共焦点レンズ系により実現し、発光素子１
２１と受光素子１３１とを一体的に移動した場合の受光
素子１３１の受光面上での集光点の位置ずれとスポット
径を計算した。

【００５３】なお、屈折レンズ１１２〜１１５としては
入射角２０°で入射する平行光に対して子午面と球欠面
での像点が受光面上で一致するように、５１５μｍ、４
６０μｍという二つの曲率半径をもたせた両凸トロイダ
ルレンズを用いた。また、図９に示すように、屈折型レ
ンズ１１２及び１１３は同一平面上で、発光素子１２１
の発光面と受光素子１３１の受光面とを結ぶ平面に対し
て４７３μｍ離間し、かつ、同一平面上の屈折型レンズ
１１４及び１１５に対して９４５μｍ離間配置し、反射
膜６２と屈折型レンズ１１４及び１１５の平面との間は
４７３μｍだけ離間配置した。

【００５４】従来の倒立関係の光学系においては、発光
素子及び受光素子の移動量の２倍の距離だけ集光点が移
動するのに対し、この実験光学系によれば、発光素子１
２１及び受光素子１３１が一体的に±２０μｍ移動した
としても、結像関係が正立関係であるために、受光素子
１３１の受光面でのスポットの移動量は０．６μｍ以下
という極めて小さな移動量に抑えられた。

【００５５】また、屈折レンズ１１２〜１１５の代わり
に従来の球面レンズ（曲率半径５１５μｍ）を用いた場
合、発光素子ビームＮＡ（開口数）が０．１のときにス
ポット径が２０μｍになるのに対し、屈折レンズ１１２
〜１１５としてトロイダルレンズを用いたこの実験光学
系によれば、スポット径は６μｍと極めて小さくできる
ことが確かめられた。このスポット径縮小効果は、入射
角が大きくなれば更に顕著になる。

【００５６】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば第１及び第２のビーム偏向素子４
１及び４２や図２の反射膜６１はそれぞれ第２の透明基
板１２側に設けてもよく、また、図３及び図４に示した
第１及び第２の屈折型レンズ５１及び５２や図４の反射
膜６１は、第３の透明基板１３、１８側に設けてもよ
い。更に、図３の第３及び第４の屈折型レンズ５３及び
５４は、第４の透明基板１６側に設けてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
屈折型レンズを用い、発光素子から出射される光の角度
に対して、子午面と球欠面内で屈折に関与する面の曲率
半径を、受光素子面で像点が一致するように決めること
により、非点隔差を無くし、スポットの拡がりを小さく
するようにしたため、受光素子の受光面が小さくても光
を利用できる光利用率を従来よりも向上できる。

【００５８】また、本発明によれば、従来の光接続装置
で用いられる回折型レンズに比べて、屈折型レンズは光
利用率が大きく、集光特性の波長依存性が小さいため
に、発光素子として従来よりも波長安定度の要求されな
い安価な発光素子を使用できる。

【００５９】また、本発明によれば、軸外入射光に対し
て子午面と球欠面における像点が前記受光素子の受光面
で一致するように、子午面の焦点距離と球欠面の焦点距
離を変えた構成とした屈折型レンズを用いることによ
り、軸外入射光を平行光にすることができるため、透明
基板の厚さを厚くできることから接続距離を大にするこ
とができる。

【００６０】更に、本発明によれば、受光素子での結像
関係を正立関係とすることにより、発光素子と受光素子
とが一体的に屈折型レンズなどに対して位置ずれが生じ
た場合、集光位置が位置ずれ方向と同じ方向へ移動し、
受光素子の受光面上でのスポット移動を、結像関係が倒
立関係の場合よりも大幅に小さくできるため、従来に比
べて位置ずれ許容度が大きい光接続を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の側面図である。

【図２】本発明の第２実施例の側面図である。

【図３】本発明の第３実施例の側面図である。

【図４】本発明の第４実施例の側面図である。

【図５】本発明で用いられる屈折型レンズの一例の斜視
図である。

【図６】球面レンズを用いた時の軸外入射光に対する像
点の位置説明図である。

【図７】本発明の作用説明図である。

【図８】本発明の第３実施例の作用説明図である。

【図９】本発明の効果を示す実験の配置図である。

【図１０】従来の一例の側面図である。

【符号の説明】

１０ 透明基板 １１、１４ 第１の透明基板 １２、１７ 第２の透明基板 １３、１５、１８ 第３の透明基板 １６ 第４の透明基板 ２０、１２０、１２１ 発光素子 ３０、１３１ 受光素子 ４１ 第１のビーム偏向素子 ４２ 第２のビーム偏向素子 ５０、１１１〜１１５ 屈折型レンズ ５１ 第１の屈折型レンズ ５２ 第２の屈折型レンズ ５３ 第３の屈折型レンズ ５４ 第４の屈折型レンズ ６０、６１、６２ 反射膜 ７０ 基板 １３０ 受光素子面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を出射する発光素子と、光を受光する
   受光素子と、順次に積層された第１乃至第３の透明基板
   とよりなる光接続装置であって、 前記第１の透明基板の一方の表面上にそれぞれ前記発光
   素子及び受光素子が互いに離間して当接配置され、該第
   １の透明基板の他方の表面と前記第２の透明基板との当
   接面のいずれか一方に、前記発光素子から出射されて該
   第１の透明基板内を伝搬した光を偏向する第１のビーム
   偏向素子と、前記第２の透明基板内を伝搬した光を偏向
   して該第１の透明基板内へ入射し前記受光素子へ伝搬さ
   せる第２のビーム偏向素子とが形成され、 前記第２の透明基板と前記第３の透明基板との当接面の
   いずれか一方に、前記第２の透明基板内を伝搬した光を
   屈折して平行光に変換して前記第３の透明基板内へ伝搬
   させる第１の屈折型レンズと、前記第３の透明基板内を
   伝搬した光を屈折して前記第２の透明基板内へ入射する
   第２の屈折型レンズとが互いに離間して設けられ、 前記第３の透明基板の前記第２の透明基板と当接してい
   る表面と反対側の表面に反射膜が被覆形成された構成と
   したことを特徴とする光接続装置。
2. 【請求項２】 光を出射する発光素子と、光を受光する
   受光素子と、積層された第１及び第２の透明基板とより
   なる光接続装置であって、 前記第１の透明基板の一方の表面上にそれぞれ前記発光
   素子及び受光素子が互いに離間して当接配置され、該第
   １の透明基板の他方の表面と前記第２の透明基板との当
   接面のいずれか一方に、前記発光素子から出射されて該
   第１の透明基板内を伝搬した光を偏向する第１のビーム
   偏向素子と、前記第２の透明基板内を伝搬した光を偏向
   して前記第１の透明基板内へ入射し前記受光素子へ伝搬
   させる第２のビーム偏向素子とが形成されると共に、該
   第１及び第２のビーム偏向素子の中間位置に第１の反射
   膜が形成され、 前記第２の透明基板の前記第１の透明基板と当接してい
   る表面と反対側の表面に、該第２の透明基板内を伝搬し
   た光を屈折して平行光に変換する第１の屈折型レンズ
   と、該第２の透明基板内を伝搬した光を屈折する第２の
   屈折型レンズとが互いに離間して形成されると共に、該
   第１の屈折型レンズからの光を反射して前記第１の反射
   膜方向へ伝搬させ、かつ、該第２の屈折型レンズからの
   光を反射して前記第２のビーム偏向素子方向へ伝搬させ
   る第２の反射膜が被覆形成された構成としたことを特徴
   とする光接続装置。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の屈折型レンズは、軸
   外入射光に対して子午面と球欠面における像点が前記受
   光素子の受光面で一致するように、子午面の焦点距離と
   球欠面の焦点距離を変えた構成であることを特徴とする
   請求項１又は２記載の光接続装置。
4. 【請求項４】 光を出射する発光素子と、光を受光する
   受光素子と、順次に積層された第１乃至第４の透明基板
   とよりなる光接続装置であって、 前記第１の透明基板の一方の表面上にそれぞれ前記発光
   素子及び受光素子が互いに離間して当接配置され、該第
   １の透明基板の他方の表面と前記第２の透明基板との当
   接面のいずれか一方に、前記発光素子から出射されて該
   第１の透明基板内を伝搬した光を偏向する第１のビーム
   偏向素子と、前記第２の透明基板内を伝搬した光を偏向
   して該第１の透明基板内へ入射し前記受光素子へ伝搬さ
   せる第２のビーム偏向素子とが形成され、 前記第２の透明基板と前記第３の透明基板との当接面の
   いずれか一方に、前記第２の透明基板内を伝搬した光を
   屈折して平行光に変換して前記第３の透明基板内へ伝搬
   させる第１の屈折型レンズと、前記第３の透明基板内を
   伝搬した光を屈折して前記第２の透明基板内へ入射する
   第２の屈折型レンズとが互いに離間して設けられ、 前記第３の透明基板と前記第４の透明基板との当接面の
   いずれか一方に、該第３の透明基板内を伝搬した光を屈
   折して該第４の透明基板内へ伝搬させる第３の屈折型レ
   ンズと、該第４の透明基板内を伝搬した光を屈折して該
   第３の透明基板内へ入射する第４の屈折型レンズとが互
   いに離間して設けられ、 前記第４の透明基板の前記第３の透明基板と当接してい
   る表面と反対側の表面に、前記第３の屈折型レンズより
   の光を反射して前記第４の透明板内へ伝搬させる反射膜
   が被覆形成された構成としたことを特徴とする光接続装
   置。
5. 【請求項５】 光を出射する発光素子と、光を受光する
   受光素子と、積層された第１乃至第３の透明基板とより
   なる光接続装置であって、 前記第１の透明基板の一方の表面上にそれぞれ前記発光
   素子及び受光素子が互いに離間して当接配置され、該第
   １の透明基板の他方の表面と前記第２の透明基板との当
   接面のいずれか一方に、前記発光素子から出射されて該
   第１の透明基板内を伝搬した光を偏向する第１のビーム
   偏向素子と、前記第２の透明基板内を伝搬した光を偏向
   して前記第１の透明基板内へ入射し前記受光素子へ伝搬
   させる第２のビーム偏向素子とが形成され、 前記第２の透明基板と前記第３の透明基板との当接面の
   いずれか一方に、前記第２の透明基板内を伝搬した光を
   屈折して平行光に変換して前記第３の透明基板内へ伝搬
   させる第１の屈折型レンズと、該第３の透明基板内を伝
   搬した光を屈折して該第２の透明基板内へ入射する第２
   の屈折型レンズとが互いに離間して形成されると共に、
   該第１及び第２の屈折型レンズの中間位置に第１の反射
   膜が形成され、 前記第３の透明基板の前記第２の透明基板と当接してい
   る表面と反対側の表面に、該第３の透明基板内を伝搬し
   た光を屈折する第３の屈折型レンズと、該第３の透明基
   板内を伝搬した光を屈折する第４の屈折型レンズとが互
   いに離間して形成されると共に、該第３の屈折型レンズ
   からの光を反射して前記第１の反射膜方向へ伝搬させ、
   かつ、該第４の屈折型レンズからの光を反射して前記第
   ２の屈折型レンズ方向へ伝搬させる第２の反射膜が被覆
   形成された構成としたことを特徴とする光接続装置。
6. 【請求項６】 前記第１乃至第４の屈折型レンズは、軸
   外入射光に対して子午面と球欠面における像点が前記受
   光素子の受光面で一致するように、子午面の焦点距離と
   球欠面の焦点距離を変えた構成であることを特徴とする
   請求項４又は５記載の光接続装置。