JP4633534B2 - 取付基準面付きレンズ - Google Patents

Description

本発明は、アライメント用の取付基準面を備えてなるレンズに関し、特に、光通信システムの光結合部等に設置されるのに好適な取付基準面付きレンズに関する。

光ファイバを用いた光通信システムでは、送光側と受光側とを光学的に結合する光結合部において、送光側より出射された発散光を、収束光として受光側の光ファイバ端面に集めて入射させる結合光学系が必要とされる。

従来、このような結合光学系に用いられるレンズとしては、いわゆるボールレンズ（球レンズ）が一般的に知られている。ボールレンズはアライメントが不要なため設置が容易という利点があるが、球面収差が大きいため効率良く集光することが難しいという問題がある。

一方、光通信用の結合レンズとして非球面レンズを用いることにより、ボールレンズを用いたものに比べて効率良く集光できるようにして、光結合部における結合効率を高めるようにする提案もなされている（下記特許文献１参照）。

特開平９−６１６６５号公報

しかしながら、非球面レンズのように光軸が１つに定まるレンズは、一般にアライメントを高精度に行なわないと所期の光学性能を得ることが難しく、このようなレンズを光通信システムの光結合部に用いる場合には、アライメントの誤差（特に、レンズの倒れ誤差）により集光点（結像点）の位置が大きくずれてしまい、結合効率が著しく低下する虞がある。

これまで、光通信システムの光結合部等に設置されるレンズにおいては、取付作業の容易性に対する配慮が十分になされておらず、レンズを取り付ける際には、細心の注意を払いながら高精度にアライメントすることを強いられている。

本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、アライメント誤差の影響を受け難く、簡単な位置決め操作により取り付けられた状態において、十分な光学性能を発揮することが可能な取付基準面付きレンズを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明では、アライメント用の取付基準面を、レンズの周縁部において鍔状に形成されたフランジ部に設け、入射側の主点を含み光軸に垂直な平面と出射側の主点を含み光軸に垂直な平面との間に位置するように設けている。

すなわち、本発明に係る取付基準面付きレンズは、レンズ取付時にレンズ支持部材側の被当接面に突き当てられるアライメント用の取付基準面を備えてなるレンズであって、前記取付基準面は、当該レンズの周縁部において鍔状に形成されたフランジ部に設けられたものであり、当該レンズの入射側の主点を含み光軸に垂直な平面と出射側の主点を含み光軸に垂直な平面との間の位置に配されていることを特徴とする。

前記取付基準面は、入射側の主点を含み光軸に垂直な平面と出射側の主点を含み光軸に垂直な平面との間の中央の位置よりも、当該レンズの入射側のレンズ面と出射側のレンズ面とのうちで開口数の大きい方の側に近い位置に配されていることが好ましい。

また、入射光または出射光のいずれか一方が平行光とされるレンズである場合には、前記取付基準面は、入射光が平行光とされるものにおいては出射側の主点を含み光軸に垂直な平面の位置と略一致する位置に、出射光が平行光とされるものにおいては入射側の主点を含み光軸に垂直な平面の位置と略一致する位置に、配されていることが好ましい。

なお、本発明に係る取付基準面付きレンズは、取付時に高精度なアライメントが要求される種々のレンズとして用いることが可能であり、特に、光通信システムの光結合部に設置される結合用のレンズとして用いる場合に好適である。

本発明に係る取付基準面付きレンズによれば、レンズ取付時にレンズ支持部材側の被当接面に突き当てられるアライメント用の取付基準面が、入射側の主点を含み光軸に垂直な平面と出射側の主点を含み光軸に垂直な平面との間に位置するように設けられていることにより、以下のような効果を奏する。

すなわち、焦点距離の測定方法として知られているノーダルスライド法の原理により、入射側の主点を含み光軸に垂直な平面と出射側の主点を含み光軸に垂直な平面の間に取付基準面が位置する本発明の取付基準面付きレンズは、入射側の主点を含み光軸に垂直な平面と出射側の主点を含み光軸に垂直な平面の外側に取付基準面が位置するものと比べて、製造公差等によるアライメント誤差（レンズの倒れ誤差等）が生じた場合でも、集光点（結像点）の位置変動を抑えることが可能である。

したがって、本発明に係る取付基準面付きレンズは、取付基準面をレンズ支持部材側の被当接面に突き当てるという簡単な位置決め操作を用いて、アライメントしつつ取り付けることができ、このように取り付けられた状態において、十分な光学性能を発揮することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る取付基準面付きレンズの構成を概略的に示す図である。

図１に示す取付基準面付きレンズ２Ａ（以下「レンズ２Ａ」と略称することがある）は、光通信システムの光結合部に設置される単レンズであり、半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる光源装置１の光出射点１ａから出射された発散光をコリメートし、平行光として出射するように構成されている。

図示のようにこのレンズ２Ａは、光束の通過領域が出射側に凸面を向けたメニスカスレンズ状に形成されており、その周縁部には、レンズ取付時にレンズ支持部材側の被当接面（図示略）に突き当てられるアライメント用の取付基準面２１を有する鍔状のフランジ部２２が、一体に形成されている。上記取付基準面２１は、入射側の主点Ｈを含み光軸Ｘに垂直な平面２３（以下「入射側の平面２３」と称することがある）と、出射側の主点Ｈ´を含み光軸Ｘに垂直な平面２４（以下、「出射側の平面２４」と称することがある）との間の位置において、当該２つの平面２３，２４と略平行に、詳しくは入射側の平面２３の位置と略一致する位置に配されている。

このレンズ２Ａは、レンズ取付時にレンズ支持部材側の被当接面に、取付基準面２１を突き当てることによりアライメントされる。例えば、製造誤差等により取付基準面２１の面内において高低差があるような場合、取付けの際にアライメント誤差（レンズ２Ａの倒れ誤差等）が生じる場合がある。しかし、取付基準面２１が、入射側の平面２３の位置と略一致する位置に配されているレンズ２Ａによれば、ノーダルスライド法の原理により、このようなアライメント誤差が生じた場合でも、平行光の出射方向は略変動しない。

したがって、レンズ２Ａによれば、取付基準面２１を突き当てるという簡単な位置決め操作を用いて取り付けられた状態において、所期の光学性能を発揮することが可能である。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２は本発明の第２実施形態に係る取付基準面付きレンズの構成を概略的に示す図である。なお、この第２実施形態において、上述した第１実施形態と共通する構成要素については、図１で用いた番号を図２においても共通で用いることとする。

図２に示す取付基準面付きレンズ２Ｂ（以下「レンズ２Ｂ」と略称することがある）は、光通信システムの光結合部において光源装置１と受光側の光ファイバ３との間に配される単レンズであり、光源装置１の光出射点１ａから出射された発散光を、光ファイバ３の光入射端面３ａに集めて入射させるように構成されている。

図示のようにこのレンズ２Ｂは、光束の通過領域における入射側のレンズ面の開口数（ＮＡ）が出射側のレンズ面の開口数よりも大きい両凸レンズ状に形成されており、その周縁部には、レンズ取付時にレンズ支持部材側の被当接面（図示略）に突き当てられるアライメント用の取付基準面２１を有する鍔状のフランジ部２２が、一体に形成されている。この取付基準面２１は、入射側の主点Ｈを含み光軸Ｘに垂直な平面２３（入射側の平面２３）と、出射側の主点Ｈ´を含み光軸Ｘに垂直な平面２４（出射側の平面２４）との間の位置において、当該２つの平面２３，２４と略平行に、詳しくは入射側の平面２３と出射側の平面２４との間の中央の位置よりも、当該レンズ２Ｂの入射側のレンズ面と出射側のレンズ面とのうちで開口数の大きい方（本実施形態では入射側のレンズ面）の側に近い位置に設けられている。

なお、取付基準面２１の位置は、入射側の平面２３から出射側の平面２４までの距離を、光源装置１の光出射点１ａから入射側の平面２３までの距離と、出射側の平面２４から光ファイバ３の光入射端面３ａまでの距離との比に、略内分する位置に設けることが好ましい。

このレンズ２Ｂは、レンズ取付時にレンズ支持部材側の被当接面に、取付基準面２１を突き当てることによりアライメントされる。例えば、製造誤差等により取付基準面２１の面内において高低差があるような場合、取付けの際にアライメント誤差（レンズ２Ｂの倒れ誤差等）が生じる場合があるが、取付基準面２１が上述した位置に設けられているレンズ２Ｂによれば、ノーダルスライド法の原理により、このようなアライメント誤差が生じた場合でも、出射する収束光の集光点の位置の変動量を抑えることが可能である。

したがって、レンズ２Ｂによれば、取付基準面２１を突き当てるという簡単な位置決め操作を用いて取り付けられた状態において、十分な光学性能を発揮することが可能である。

以上、本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、種々に態様を変更することが可能である。

例えば、上記各実施形態におけるアライメント用の取付基準面２１は、レンズ２Ａ，２Ｂの周縁部において鍔状に形成されたフランジ部２２に設けられたものとされているが、レンズ取付時にレンズ支持部材側の被当接面に突き当てることにより、レンズをアライメントし得るようになっているものであれば、取付基準面の形状等の態様は種々に変更することが可能である。

また、レンズの光束通過領域の形状についても、上述したような出射側に凸面を向けたメニスカスレンズ状や両凸レンズ状以外に、種々の形状とすることが可能である。

また、上述した実施形態では、光通信システムの光結合部に設置される結合用のレンズに本発明を適用した例を説明しているが、本発明に係る取付基準面付きレンズは、光通信の分野に適用が限定されるものではなく、取付時に高精度なアライメントが要求される種々のレンズに本発明を適用することが可能である。

また、本発明に係る取付基準面付きレンズは単レンズに限定されるものではなく、複数のレンズを組み合わせてなる（接合されていても可）ものに本発明を適用することも可能である。

本発明の第１実施形態に係る取付基準面付きレンズの概略構成図 本発明の第２実施形態に係る取付基準面付きレンズの概略構成図

符号の説明

１ 光源装置
１ａ 光出射点
２Ａ，２Ｂ 取付基準面付きレンズ（レンズ）
３ （受光側の）光ファイバ
３ａ 光入射端面
２１ 取付基準面
２２ フランジ部
２３ 入射側の主点Ｈを含み光軸Ｘに垂直な平面（入射側の平面）
２４ 出射側の主点Ｈ´を含み光軸Ｘに垂直な平面（出射側の平面）
Ｈ 入射側の主点
Ｈ´ 出射側の主点
Ｘ 光軸

Claims (4)

1. レンズ取付時にレンズ支持部材側の被当接面に突き当てられるアライメント用の取付基準面を備えてなるレンズであって、
   前記取付基準面は、当該レンズの周縁部において鍔状に形成されたフランジ部に設けられたものであり、当該レンズの入射側の主点を含み光軸に垂直な平面と出射側の主点を含み光軸に垂直な平面との間の位置に配されていることを特徴とする取付基準面付きレンズ。
2. 前記取付基準面は、前記入射側の主点を含み光軸に垂直な平面と前記出射側の主点を含み光軸に垂直な平面との間の中央の位置よりも、当該レンズの入射側のレンズ面と出射側のレンズ面とのうちで開口数の大きい方の側に近い位置に、配されていることを特徴とする請求項１記載の取付基準面付きレンズ。
3. 入射光または出射光のいずれか一方が平行光とされるレンズであって、
   前記取付基準面は、前記入射光が前記平行光とされるものにおいては前記出射側の主点を含み光軸に垂直な平面の位置と略一致する位置に、前記出射光が前記平行光とされるものにおいては前記入射側の主点を含み光軸に垂直な平面の位置と略一致する位置に、配されていることを特徴とする請求項１記載の取付基準面付きレンズ。
4. 光通信システムの光結合部に設置される結合用のレンズであることを特徴とする請求項１〜３までのうちいずれか１項記載の取付基準面付きレンズ。

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