JPS63228107A - 光フアイバデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、光ファイバデバイス、特にコンパクトディス
クプレーヤ（ＣＤ）、　レーザディスクプレーヤ（ＬＤ
）　、コンピュータ用光デイスクシステム等の情報機器
用、さらには光を利用した各種センサ等に用いて好適な
光ファイバデバイスに関する。

［従来の技術］ 従来、かかる光ファイバデバイスとしては、コンパクト
ディスクプレーヤやレーザディスクプレーヤの光信号ピ
ックアップとして用いられたものが知られている。

すなわち、このものは光ファイバの終端を球面レンズ状
（凸レンズ状）に加工し、光ファイバの伝播光を該光フ
ァイバの光軸延長上の一点に結像させ、光ピツクアップ
を形成するものである。従って、この光ピツクアップを
用いてコンパクトディスクプレーヤ等の検出ヘッドを構
成する場合には、光ディスクの反射記録面に対し当該光
ファイバの光軸を垂直に配置せざるを得なかった。

また、光ピツクアップではないが光ファイバ終端を光フ
ァイバ中心軸線に対し斜めに平面研磨し反射面を形成し
光ファイバの伝播光を該光ファイバの側方に出射させよ
うとする技術も提案されている。　　□ ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の光ファイバデバイスに
おいて、光ファイバの終端を球面レンズ状に加工したも
のでは、前述の如く光ピツクアップとして使用する場合
に、例えば光ディスクの反射記録面に対して光ファイバ
の光軸を垂直にして使用せざるを得す、光ディスクの反
射記録面に対し垂直方向に大きな空間が必要であるとい
う欠点があフた。

また、光ファイバの終端をその中゛心軸線に対し斜めに
平面研磨し反射面を形成したものでは、光ファイバの光
軸と垂直な方向に関しては、光ファイバの外周の曲率に
よって多少の集光機能を有するが、該光軸と平行な方向
に関しては、反射面の傾斜角度に依存する拡がり角で出
射するため、光ピツクアップとして使用することは不可
能であった。

本発明の目的は、かかる従来技術の欠点に鑑みて、収納
スペース等を然程必要とせずコンパクトにでき、光ピツ
クアップとして用いるに好適な光ファイバデバイスを提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明では、光ファイバ部
材の先端面を光ファイバの中心軸線に対して所定の角度
傾斜させ光反射面を形成すると共に、光反射面の傾斜方
向の曲率と傾斜方向と直角方向の曲率とを異ならしめ、
同曲率を、光ファイバの伝播光が光ファイバ部材の側方
の一点で結像するよう設定したことを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、光ファイバ部材の先端面をこの光ファ
イバの中心軸線に対ルて傾斜させ光反射面を形成するこ
とによって、光ファイバを伝播する光は光ファイバ部材
の側方に出射する。

そして、この光反射面の傾斜方向の曲率と、傾斜゛方向
と直角方向の曲率とを異ならしめると共に、これらの曲
率を、伝播光が光ファイバ部材の側方の一点で結像する
よう設定していることから、伝播光は光反射面で、傾斜
方向の曲率に支配された反射光と傾斜方向と直角方向の
曲率に支配ぎれた反射光となる。後者は、さらに光ファ
イバ部材の外径に支配される屈折光として側方に出射し
、前者反射光と共に光ファイバ部材の側方の一点で結像
する。また、逆にこの結像点に光源を置けばロスを伴な
わず光ファイバに光を伝播することができる。従って、
例えば光ディスクの反射記録面に対し平行に光ファイバ
を配置できることから収納スペースを多く必要としない
コンパクトな光ピツクアップとして用いることができる
光ファイバデバイスが得られる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添附図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実血例を示す斜視図、箪２園は
側断面ｍ、箪３１’Ｅ！：正而Ｍでありキファイバ部材
として光ファイバ本体そのもので構成した例であ６る。

第１図ないし第３図において、１は光ファイバ本体、２
は光ファイバのコア、３はクラッドであり、４は該光フ
ァイバ本体１の先端面に光ファイバ１の中心軸線Ｆｃに
対し角度φ（図示の例では４５°）傾斜させると共に、
後述する曲率による曲面が付与された光反射面である。

しかして、該光反射面の曲率は実際形状を近似的に以下
の様に定めである。

今、中心軸線Ｆｃに対して角度φだけ傾斜し、光反射面
４の最大径部を通る軸をφＣ（以後傾斜方向軸と称す）
、該傾斜方向軸φＣが中心軸線Ｆｃと交わる点を通り該
傾斜方向軸φＣに対して垂直な釉をＸＹｃ　（以後曲率
中心軸と称す）とする。

さらに、傾斜方向軸φＣと中心軸線Ｆｃとで形成される
平面と平行方向（これを傾斜方向と称す）の光反射面４
の曲線をＲＸ、傾斜方向軸φＣと中心軸線Ｆｃとで形成
される平面と垂直で曲率中心軸ＸＹｃを含む平面と平行
方向（これを傾斜方向と直角方向と称す）の光反射面４
の曲線をＲ９とする。

しかして、曲線Ｒ×と曲線ＲＹとの曲率の中心点は、そ
れぞれＸとｙであり、曲率半径はそれぞれＸとＹとなる
。曲率の中心点Ｘとｙは、いずれも曲率中心軸ＸＹｃ上
に存在する。

そこで、光ファイバ本体１の側方への結像距離をＦｌと
するとき（結像点はＯとなる）、光反射面４の傾斜方向
の曲線ＲＸＩの曲率半径×１は、とし、同じく傾斜方向
と直角方向の曲線ＲＹ＋の曲率半径Ｙ、は、 となるように設定されている。但し、 Ｅ＝ｒ、／ｌａｎθ であり、ここで上式の各符号の定義は以下の通りである
。

θ：光ファイバコア２からの最大拡がり角（＝ｓｉｎ−
’　Ｊ”２τ） ｎｏ　＝コア２の屈折率 ｎｌ　：空気の屈折率 Ｒ２：クラッドの屈折率 ｒｒ　：光ファイバ本体１　（クラッド３０）の半径 ｒｃ　：コア２の半径 に：光反射面４の傾斜角φにょフて生ずる係数 また、光反射面４は傾斜角度φの設定次第で、すなわち
、全反射条件を満たす範囲内であれば鏡面形成加工を施
すことなく用いることができる。

この範囲外に傾斜角度φを設定するときには、誘電体多
層膜や、アルミニウムや銀などの金属層を真空蒸着また
はメッキによって設け、鏡面を形成して用いる。

上記の構成になる本実施例によれば、光ファイバ本体１
のコア２内を伝播してきた光は、光反射面４で反射され
光ファイバ本体１の側方に出射される。

ところで、該出射光は第２図および第３図に示す光路の
関係から明らかなように側方の一点Ｏで結像するのであ
る。

すなわち、コア２内の光は第２図で示すように、Ｑ点に
点光源をもち最大拡がり角がθの光とみることができる
から、前述の曲率半径×１で規定された光反射面４の曲
率に支配され、中心軸線Ｆｃから結像圧Ｍ　ｐ　＋だけ
離れた０点に結像する。

一方、傾斜方向と直角方向の光は、一旦、前述の曲率半
径Ｙ＋　（Ｌよりも長い）で規定された光反射面４の曲
率に支配されて反射された後、クラッド３の外径による
曲率に支配されて屈折し、中心軸線Ｆｃから結像圧ＭＦ
Ｉだけ離れた０点に結像するのである。

従って、コア２の半径ｒ（、と屈折率ｎｏ＋クラッドの
半径ｒ、と屈折率ｎ２を変更するときは、いずれも傾斜
方向の曲率半径Ｘ、と、傾斜方向と直角方向の曲率半径
Ｙ１とを、共通の結像圧ｌＩ！ｔＦ＋を満たすべく前述
した関係式によって定めることとなる。

次に、本発明の第２の実施例を第４図ないし第７図に基
づき説明する。

本実施例が前実施例と基本的に異なる点は、光ファイバ
部材として光ファイバ本体１と、これを囲繞する透明の
円筒部材５を設け、光ファイバ本体１と円筒部材５との
先端に中心軸線Ｆｃに対し角度φ傾斜した光反射面４を
形成したこヒである。

こうすることによって結像距離の調整を容易とする。

すなわち、第４図に示す例は、光ファイバ本体１を、ガ
ラスあるいは透明プラスチックのパイプ部材６に挿入し
、この間に透明樹脂７を充填し固化させたものである。

この円筒部材５とクラッド３は、同じ屈折率を有する材
料を選んだ方が後述する光反射面４の曲線を設計する上
では有利である。従って、以下同一屈折率とした例につ
き説明する。

第４図および第５図に示す例は、円筒部材５と光ファイ
バ本体１とを同心に配置したものであり、第５図および
第６図のものは、それぞれ、円筒部材５に対し光ファイ
バ本体１を偏心させて設けた例である。

そこで、光ファイバ部材の側方への光ファイバ本体１の
中心軸線Ｆｃからの結像距離をＦ、とするとき、光反射
面４の傾斜方向゛の曲線ＲＸ２の曲率半径×２は、 とし、同じく傾斜方向と直角方向の曲線ＲＹ２の曲率半
径Ｙ２は、 となるように設定されている。但し、 Ｅ＝ｒ（／ｌａｎθ ｒＨ＝Ｈｒ＋ｌｌｐ ここで、Ｈｒは円筒部材５の半径、Ｈ２は円筒部材５の
中心と光ファイバ本体１の中心軸線Ｆｃとの偏心距離で
ある。これ以外の各符号の定義は前述の通りである。

第４図および第５図に示す例にあっては、光ファイバ本
体１と円筒部材５とが同心であることから、偏心路１１
ｉＨ，＝　Ｏであり前実施例におけるクラッド３の半径
ｒｒを、円筒部材５の半径Ｈｒと単に置き換えたものに
相当する。従って、光ファイバ本体を伝播してきた光が
当該光ファイバ部材の側方に結像する様子は前実施例と
同じであり、本例では、より結像距離Ｆ２が長くなる。

また、第６図に示す第３の実施例では光ファイバ本体１
の中心軸線Ｆｃを正方向（ＨＰ＞Ｏ）に偏心させたもの
で、この例では第４図および第５図に示す第２実施例に
比べて結像距ｗｉＦ　２を長焦点とすることができるも
のである。

逆に、第７図に示す第４実施例では、光ファイバ本体１
の中′心軸線Ｆｃを負方向（Ｈｒ＜Ｏ）に偏心させるこ
とにより第２実施例に比べて結像距離Ｆ２を短焦点とす
ることができるものである。

以上に述べた第２ない、し第４の実施例にあっても、所
望の結像距離Ｆ２を得るためには、第１の実施例で説明
したのと同様の理論の下に傾斜方向の曲線ＲＸ２の曲率
半径Ｘ、と傾斜方向と直角方向の曲線ＲＹ２の曲率半径
Ｙ２とが関係式（４）　ないしく６）を満すように、そ
れぞれ設定すればよい。

次に、本発明の第５の実施例を第８図に基づき説明する
。

本実施例では、光ファイバ部材として光ファイバ本体１
および円筒部材５は、前実施例と同様にそのまま用いる
が、光ファイバ本体１の終端は、その中心軸線Ｆｃに対
して垂直な平面のままガラスあるいは透明プラスチック
のパイプ部材６に半分程挿入し、このバイブ部材６内に
透明樹脂７を充填し固化させたものである。

従って、光反射面４はパイプ部材６と透明樹脂７で構成
する円筒部材５に形成され、前実施例と同様に光ファイ
バ本体の中心軸線Ｆｃに対し角度φ傾斜している。なお
、円筒部材５の屈折率は前述の理由からクラッド３と同
じにしである。

そして、光ファイバ本体１の端面と光反射面４までの距
離をＳｈとし、光ファイバ部材の側方への円筒部材５の
中心線と一致する光ファイバ中心軸線Ｆｃからの結像距
離をＦ３とすると、これを満すべく光反射面４の傾斜方
向の曲線ＲＸ３の曲率半径×３は、 とし、同じく傾斜方向と直角方向の曲線ＲＹ３の曲率半
径Ｙ３は、 となるように設定されている。但し、 Ｅ＝ｒｃ／ｌａｎθ ｒ、　＝　）ｌｒ＋　ＨＰ であり、ここに、光ファイバ本体１と円筒部材５とは同
心であることから上式においてＨ，＝　Ｏとすればよい
。上式における他の符号の定義は前述のものと同じであ
る。

このように、本例は光ファイバ本体１の終端と光反射面
４との距離を離して配置することによって、より長焦点
化が可能となる。さらに、光反射面４の曲率および形状
を大きくとれるため加工が容易となるという効果を有す
る。さらに、第５実施例と前述した第３および第４実施
例とを組合せ、光ファイバ本体１を円筒部材５の中心軸
に対して偏心させて配置することにより結像距離の調整
が可能であることはいうまでもない。

第９図は、本発明になる光ファイバデバイスを光ピツク
アップとして使用する場合の使用態様を示し、本例は、
複数個の光ファイバデバイス１０．１０・・・を並列に
並べて、同時に多数の情報を授受できるようにしたもの
である。すなわち、光ディスク１１の上面に平行に光フ
ァイバデバイス１０．１０・・・を、適宜図示しない光
ピツクアップヘッドに担持させ、光ファイバ本体１を伝
播してきた光を該光ファイバデバイス１０．１０・・・
の側方の一点、すなわち光ディスク１１の記録反射面に
結像させたり、また、この結像点からの反射光を逆経路
を通して光ファイバ本体１を伝播させ、情報の授受を行
わせるのである。

また、第１０図に本発明になる光ファイバデバイス１０
．１０・・・の薄型構造を生かして、光ディスク１１．
１１・・・を垂直方向に多段に重ねて使用する状態を示
す。本例にあってもその情報の授受は前述したと同様に
行われる。

なお、上述した円筒部材を用いた実施例にあっては、ガ
ラス等のパイプ部材に充填物を詰める例について説明し
たが、これは製造上の便宜のためであるから、円筒部材
を同一物で一体的に形成してもよいことはもちろんであ
る。また、クラッドと屈折率が異なっても光反射面の曲
率を修正することで実現できることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば光ファ
イバの中心軸線から離れて光ファイバ部材の側方の一点
に結像させることができるので、光ピツクアップとして
用いるのに収納スペース等を然程必要とせずコンパクト
なものとすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す外観斜視図、 第２図は上記第１実施例の側断面図、 第３図は同上の正面図、 第４図は本発明の第２実施例の側断面図、第５図は同上
の正面図、 第６図は本発明の第３実施例の正面図、第７図は本発明
の第４実施例の正面図、第８図は本発明の第５実施例の
側断面図、第９図および第１０図は本発明による光ファ
イバデバイスの使用態様を示す正面図である。 １・・・光ファイバ本体、 ２・・・コア、 ３・・・クラッド、 ４・・・光反射面、 ５・・・円筒部材、 １０・・・光ファイバデバイス、 １１・・−光ディスク。 木鐙明の第１莢プ芭イ列を示す外看Ｊ！＋針ネＬ圓第１
図 第１大先払イ列のイ躬断１図　　　　　第１貫１屯イ列
の正め口笛２図　　　　第３図 本ｊ轡明の第２寅）乞イ列０１り跡面口笛４図 第２莢方乞イ列の正！Ｔ１図 第５図 第３質方乞イ列の正ｒｏ凹 第６図 忽撮０−イク１１を示す三面図 第９図 ネ嘴≦明に４る化ファイパテ）＼°イスのイ史用定４幕
のイものイ列をホす正ＩＴ：１図第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ファイバ部材の先端面を光ファイバの中心軸線に対し
   て所定の角度傾斜させ光反射面を形成すると共に、該光
   反射面の傾斜方向の曲率と傾斜方向と直角方向の曲率と
   を異ならしめ、該両曲率を、光ファイバの伝播光が前記
   光ファイバ部材の側方の一点で結像するよう設定したこ
   とを特徴とする光ファイバデバイス。