(57)【要約】【課題】伝送する光パワーを減少させることなく、要求されるアイセーフティ基準を満たすことができる光モジュールおよび光伝送システムを提供すること。【解決手段】光を出射する光出射部材１１と、この光出射部材１１からの出射光を透過する材料からなる部材であって、通過した光が出射される出射面１２２を有し、この出射面１２２より出射される光が入射する光入射部材２１が取り付けられた入射側光透過部材２２に接続可能である出射側光透過部材１２と、を備え、前記出射側光透過部材１２の出射面１２２から出射される光が発散光である光モジュール１０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光出射部材と、
この光出射部材からの出射光を透過する材料からなる部材であって、通過した光が出射される出射面を有し、この出射面より出射される光が入射する光入射部材が取り付けられた入射側光透過部材に接続可能である出射側光透過部材と、
を備え、
前記出射側光透過部材の出射面から出射される光が発散光であることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記出射面から出射される発散光の発散角が所定の角度となるように、前記出射側光透過部材には前記光出射部材からの出射光が通過する調整レンズ部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
光信号を発する発光部から光信号を受ける受光部に至るまでの経路の少なくとも一部に、請求項１または請求項２に記載の光モジュールである出射側光モジュールおよびこの出射側光モジュールに接続された入射側光モジュールを含む光伝送システムであって、
前記入射側光モジュールは、前記出射側光モジュールの出射側光透過部材に接続可能であって光を透過する材料からなる入射側光透過部材、およびこの入射側光透過部材を通過した光が入射する光入射部材を有し、
前記入射側光透過部材には、前記出射側光モジュールの出射側光透過部材の出射面から出射される発散光を、前記光入射部材に入射させるように集束させる集束レンズ部が設けられていることを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を伝送するために用いられる光モジュール、およびこの光モジュールを用いた光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に光伝送システムおよび光コネクタには光源として指向性や集束性の高いレーザ光が用いられ、通常光学レンズによりレーザ光を集光して光ファイバに導入し、光ファイバの中継接続は光ファイバ同士を直接接続して光伝送を行う。このため、光ファイバからの出射光は発散光となる。これに対して、例えば、特許文献１に記載があるように、光ファイバの中継接続を、拡散する光ファイバからの出射光をコリメートレンズにより拡大平行光として、光伝送する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６４１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような拡大平行光により光伝送を行う方式では、送信、受信、中継のいずれの場合であっても、光コネクタの出射面からの出射光は平行光となり、光伝送を行うため光パワー（密度）も高い。光コネクタが嵌合され、情報を伝送する定常時には問題とならないが、光が到達しているか否かの確認などの光コネクタが非嵌合である非定常時には、人による作業も多く、当該光によって目に傷害を与えてしまう恐れがある。目に傷害を与えてしまうことを防止する（以下、当該考え方を「アイセーフティ」と称する）ために、例えば、ＩＥＣ規格やＥＮ規格などにも、アイセーフティの観点から定められた規格（ＩＥＣ６０８２５−１、ＥＮ６０８２５−１など）がある。
【０００５】
光伝送には比較的高い光パワーが必要であり、上記アイセーフティの基準に従えば、光パワー（密度）によって保護眼鏡の着用、人の目に触れない閉空間でセンサーによる測定・評価が義務づけられ、作業性が著しく悪く、また困難であった。
【０００６】
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、伝送する光パワーを減少させることなく、保護眼鏡の着用、人の目に触れない閉空間でセンサーによる測定・評価が義務づけられないアイセーフティ基準を満たすことができる光モジュールおよび光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明にかかる光モジュールは、光を出射する光出射部材と、この光出射部材からの出射光を透過する材料からなる部材であって、通過した光が出射される出射面を有し、この出射面より出射される光が入射する光入射部材が取り付けられた入射側光透過部材に接続可能である出射側光透過部材と、を備え、前記出射側光透過部材の出射面から出射される光が発散光であることを特徴とする。
【０００８】
上記構成において、前記出射面から出射される発散光の発散角が所定の角度となるように、前記出射側光透過部材には前記光出射部材からの出射光が通過する調整レンズ部が設けられているとよい。
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明にかかる光伝送システムは、光信号を発する発光部から光信号を受ける受光部に至るまでの経路の少なくとも一部に、請求項１または請求項２に記載の光モジュールである出射側光モジュールおよびこの出射側光モジュールに接続された入射側光モジュールを含む光伝送システムであって、前記入射側光モジュールは、前記出射側光モジュールの出射側光透過部材に接続可能であって光を透過する材料からなる入射側光透過部材、およびこの入射側光透過部材を通過した光が入射する光入射部材を有し、前記入射側光透過部材には、前記出射側光モジュールの出射側光透過部材の出射面から出射される発散光を、前記光入射部材に入射させるように集束させる集束レンズ部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる光モジュールは、出射側光透過部材の出射面から出射される光が発散光である。したがって、当該出射面から出射された光は、当該出射面から離れるに従い、光軸に直交する平面方向に広がっていく。つまり、出射面から所定長離れた箇所における所定範囲内の光パワー（所定範囲内にある光線量）は、出射面における同じ範囲内の光パワー（同じ範囲内の光線量）よりも小さくなる。そのため、伝送する光パワーを減少させることなく、要求されるアイセーフティ基準を満たすことができる。
【００１１】
そして、上記本発明にかかる光伝送システムのように、出射側光透過部材の出射面から出射される発散光を、出射側光透過部材に接続される（直接接続されてもよいし、中継部材等を介して間接的に接続されてもよい）入射側光透過部材に設けられる集束レンズ部によって光入射部材に集光させるようにすれば、出射面から出射される光を発散光としたことによる伝送ロスはほとんど生じない。
【００１２】
上記所定長離れた箇所における所定範囲内の光パワーは、出射面から出射される発散光の発散角の変化により増減する。したがって、出射側光透過部材に光が通過する調整レンズ部を設ける構成とすれば、当該調整レンズ部の設計（屈折率の調整）により、要求されるアイセーフティ基準を満たすような発散角に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる光モジュール（電気信号を光信号に変換する箇所（光伝送システムの最も上流側）に用いられるもの）の断面（ハッチングは省略）を模式的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる光モジュール（光モジュールが光伝送システムの途中位置（光ファイバ同士を光学的に接続する箇所）に用いられるもの）の断面（ハッチングは省略）を模式的に示した図である。
【図３】出射面から所定距離Ｄ離れた地点において直径ｄの仮想円外に外れる成分（光線）が存在するように、出射面から出射される光を発散光とした場合の模式図である。
【図４】出射面から出射される光が平行光である場合を図３と対比して示した図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる光伝送システムの模式図である。
【図６】図５とは異なる光伝送システム（ホルダを発光素子側と受光素子側で同一形状にしたもの）の模式図である。
【図７】出射側光透過部材と入射側光透過部材と繋ぐ中継コネクタを用いた構成の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の一実施形態にかかる光モジュール１０は、光出射部材１１および出射側光透過部材１２を備える。
【００１５】
光出射部材１１は、伝送すべき信号を構成する光を出射する部材である。例えば、当該光モジュール１０が電気信号を光信号に変換する箇所（光伝送システムの最も上流側）に用いられるものであれば、図１に示す光モジュール１０ａのように電気信号を光信号（所定の広がり角（発散角）をもつレーザ光）として出射する発光素子１１ａが光出射部材１１に相当することになる。この種の発光素子１１ａは一般的に出力側の基板Ｂ１に搭載される。また、当該光モジュール１０が光伝送システムの途中位置（光ファイバ同士を光学的に接続する箇所）に用いられるものであれば、図２に示す光モジュール１０ｂのように光信号を伝送する光ファイバ１１ｂが光出射部材１１に相当することになる。
【００１６】
出射側光透過部材１２は、光出射部材１１から出射された光（信号を伝送する光）を透過する材料で形成された部材である。出射側光透過部材１２は、透過した光が出射される出射面１２２を有する。また、本実施形態にかかる光モジュール１０は光伝送システムを構成する一要素であるため、出射側光透過部材１２は光信号を伝送する対象となる部材を有する相手方光モジュール（後述する入射側光透過部材２２）に接続するための出射側コネクタ部１２１を有する。
【００１７】
上記発光素子１１ａが光出射部材１１に相当する光モジュール１０ａの場合、ホルダなどと称される部材が出射側光透過部材１２ａとなる。発光側のホルダ１２ａは、発光素子１１ａを囲む筒状部１２４を有し、当該筒状部１２４の先端が発光素子１１ａが実装される出力側の基板Ｂ１にハンダ付け等により固定される部材である。上記光ファイバ１１ｂが光出射部材１１に相当する光モジュール１０ｂの場合、光ファイバ１１ｂが固定されるフェルール部を有する光コネクタ（またはフェルールそのもの）が出射側光透過部材１２ｂとなる。
【００１８】
本実施形態にかかる光モジュール１０の出射側光透過部材１２は、光出射部材１１から出射された光を出射面１２２から発散光（所定の広がり角（発散角）をもつレーザ光）として出射させる。この発散光の発散角（レーザ光の広がり角）は、アイセーフティ基準に基づいて規定される。具体的には次の通りである。
【００１９】
図３に示すように、いわゆるアイセーフティ規格は、光が出射される地点から光軸Ｘに沿って所定距離Ｄ離れた地点において、中心を光軸Ｘが通りかつ光軸Ｘに直交する直径ｄの仮想円内（光軸Ｘからｄ／２の距離内）での光パワーが所定の基準値以下であることを求めたものである（例えば、Ｄ＝７０ｍｍ、ｄ＝７ｍｍに設定される）。本発明は、このアイセーフティ規格に従い、光モジュール１０の出射面１２２から光軸Ｘに沿って所定距離Ｄ離れた地点において、直径ｄの仮想円外に外れる成分（光線）を増加させるために、出射面１２２から出射される光を平行光とはせずに発散光としたものである。つまり、上記発散角は、当該仮想円内における光パワーが所定の基準値以下となるように設定される。
【００２０】
なお、図４に示すように、出射面１２２から出射される光を平行光とした場合には、発散光とした場合よりも多くの光線が仮想円内に入り込む光となるから、上記のようなアイセーフティ規格に基づいて規定されるアイセーフティ基準を満たすためには、出射される光パワー（伝送する光パワー）自体を低下させる必要が生じる。
【００２１】
このような発散角の光が出射されるようにするために、図１に示す光モジュール１０ａのように出射側光透過部材１２ａに調整レンズ部１２３を設けてもよい。すなわち、光出射部材１１から出射された光が入射する調整レンズ部１２３を設け、この調整レンズ部１２３を通過することによって、出射面１２２から出射される光の発散角が、上記アイセーフティ基準を満たすようにすればよい。
【００２２】
また、図２に示す光モジュール１０ｂのように、光出射部材１１から出射された光をそのまま出射させた場合の光の発散角が、アイセーフティ基準を満たすものであれば、上記のような調整レンズ部１２３を用いなくてもよい。
【００２３】
なお、光の発散角を大きくすればするほど上記仮想円内での光パワーが小さくなるため、アイセーフティ基準を満たすためであれば単純に発散角を大きくすればよいということになる。しかし、発散角を大きくしすぎると、伝送過程での損失が大きくなる、後述する集束レンズ部２２２の設計が困難になる、といった問題が生ずるため、アイセーフティ基準を満たす範囲内で、できるだけ発散角を小さく（平行光に近く）することが好ましい。また、調整レンズ部１２３の有無によらず、出射面１２２（出射側光透過部材１２を構成する材料と空気との界面）での屈折も考慮した上で、出射面１２２から出射される光の発散角を設定する（調整レンズ部１２３を設計する）必要がある。
【００２４】
出射面１２２から出射された発散光は、本実施形態にかかる光モジュール１０に接続される相手方モジュール（入射側光透過部材２２）に設けられた集束レンズ部２２２によって集束されて光入射部材２１に入射する（かかる点の詳細については後述の光伝送システム１の説明を参照）。このように、本実施形態にかかる光モジュール１０によれば、出射面１２２から出射される光を平行光ではなく発散光とすることにより、伝送する光パワーを減少させることなく、アイセーフティ基準を満足することができる。
【００２５】
以下、上記光モジュール１０を用いた本発明の一実施形態にかかる光伝送システム１について説明する。本実施形態にかかる光伝送システム１は、光信号を発する発光部（発光素子１１ａ）から光信号を受ける受光部（受光素子２１ａ）に至るまでの経路の少なくとも一部に、上記光モジュール１０（以下、出射側光モジュール１０と称する）およびこの出射側光モジュール１０に接続された入射側光モジュール２０を含むものである。
【００２６】
出射側光モジュール１０は、上述したように出射面１２２から出射される光がアイセーフティ基準を満たす発散光に設定されるものである。入射側光モジュール２０は、出射側光モジュール１０から出射された光（光信号）が進入する光モジュールである。すなわち、光伝送システム１において、ある出射側光モジュール１０の下流側に位置する光モジュールである。この入射側光モジュール２０は、入射側光透過部材２２および光入射部材２１を有する。
【００２７】
入射側光透過部材２２は、出射側光透過部材１２の出射面１２２から出射された光を透過する材料で形成された部材である。入射側光透過部材２２は、出射側光透過部材１２に設けられた出射側のコネクタ部１２１に嵌合可能な入射側のコネクタ部２２１を有する。このコネクタ部同士の嵌合構造（コネクタ部の構成）については、公知の光コネクタの嵌合構造が適用できるため詳細な説明は省略する。出射側のコネクタ部１２１と入射側のコネクタ部２２１の嵌合により、出射側光モジュール１０（出射側光モジュールを構成する各部材）の光軸Ｘと入射側光モジュール２０（入射側光モジュール２０を構成する各部材）の光軸Ｘが一致する。
【００２８】
上記受光素子２１ａが光出射部材２１に相当する入射側光モジュール２０ａの場合、ホルダなどと称される部材が入射側光透過部材２２ａに相当することになる。受光側のホルダ２２ａは、受光素子２１ａを囲む筒状部２２３を有し、当該筒状部２２３の先端が受光素子２１ａが実装される入力側の基板Ｂ２にハンダ付け等により固定される部材である。上記光ファイバ１１ｂが光出射部材１１に相当する出射側光モジュール１０ｂの場合、光ファイバ１１ｂが固定されるフェルール部を有する光コネクタ（またはフェルールそのもの）が入射側光透過部材２２ｂに相当することになる。
【００２９】
図５、図６に示すように、入射側光透過部材２２における出射側光透過部材１２側には、出射側光透過部材１２の出射面１２２から出射された発散光を集束させるための集束レンズ部２２２が設けられている。すなわち、この集束レンズ部２２２を通過することによって発散光が集束光（所定の集束角をもつレーザ光）に変化する。集束レンズ部２２２は、入射側光透過部材２２を透過する集束光が光入射部材２１に入射することができるような集束角になるように設定される。
【００３０】
ここで、光入射部材２１とは、入射側光モジュール２０に設けられた光学部材のことを指す。例えば、伝送経路の途中に用いられる入射側光モジュール２０ｂであれば光ファイバ２１ｂが光入射部材２１に相当し、光信号を電気信号に変換する箇所（光伝送システム１の最も下流側）に用いられる入射側光モジュール２０ａであれば、光信号を電気信号に変換する受光素子２１ａが光入射部材２１に相当することになる。集束レンズ部２２２は、集束光の焦点が光入射部材２１の光入射面（光ファイバ２１ｂの上流側端面や受光素子２１ａの光入射部）に位置するように（光入射部材２１の光入射面に集光されるように）設定する。
【００３１】
本実施形態にかかる光伝送システム１は、このような構成の出射側光モジュール１０（１０ａ、１０ｂ）と入射側光モジュール２０（２０ａ、２０ｂ）が接続された箇所を含むものである。図５に示すように、出射面１２２から出射される光が発散光である出射側光モジュール１０とそれに接続される入射側光モジュール２０が交互に設けられた構成としてもよいし、図６に示すように出射面１２２から出射される光が発散光である出射側光モジュール１０とそれに接続される入射側光モジュール２０をシステムの少なくとも一部に含む構成としてもよい。
【００３２】
図５に示した光伝送システム１は、全ての出射側光モジュール１０（出射側光透過部材１２）の出射面１２２から出射される光が発散光に設定されている、すなわち伝送経路のどこで経路が切断されていても出射面１２２からは発散光が出射される構成であるため、上記アイセーフティの観点でみれば優れた伝送システムとなる。一方、図６に示した光伝送システム１は、部品の共通化を図るため、光透過部材である入力側の基板Ｂ２に実装されるホルダ３０およびそれに嵌合する入射側の光モジュール３１を、発光素子１１ａ側と同一形状にしたものである。この場合には、受光素子２１ａ側のホルダ３０に接続される入射側の光モジュール３１から出射される光が集束光となるが、それ以外の入射側の光モジュールから出射される光は発散光となる。
【００３３】
このような構成を有する本実施形態にかかる（出射側）光モジュール１０や、この出射側光モジュール１０および入射側光モジュールを含む光伝送システム１によれば、次のような作用効果が奏される。
【００３４】
本実施形態にかかる（出射側）光モジュール１０は、出射側光透過部材１２の出射面１２２から出射される光が発散光である。したがって、当該出射面１２２から出射された光は、当該出射面１２２から離れるに従い、光軸Ｘに直交する平面方向に広がっていく。つまり、出射面１２２から所定長離れた箇所における所定範囲内（上記直径ｄの仮想円内）の光パワー（所定範囲内にある光線量）は、出射面１２２における同じ範囲内の光パワー（同じ範囲内の光線量）よりも小さくなる。そのため、伝送する光パワーを減少させることなく、要求されるアイセーフティ基準を満たすことができる。
【００３５】
上記所定長離れた箇所における所定範囲内の光パワーは、出射面１２２から出射される発散光の発散角の変化により増減する。したがって、本実施形態のように出射側光透過部材１２に光が通過する調整レンズ部１２３を設ける構成とすれば、当該調整レンズ部１２３の設計（屈折率の調整）により、要求されるアイセーフティ基準を満たすような発散角に設定できる。
【００３６】
本実施形態にかかる光伝送システム１のように、出射側光透過部材１２の出射面１２２から出射される発散光を、出射側光透過部材１２に接続される入射側光透過部材２２に設けられる集束レンズ部２２２で集束させて光入射部材２１に入射させるようにすれば、出射面１２２から出射される光を発散光としたことによる伝送ロスはほとんど生じない。
【００３７】
また、出射側光モジュール１０と入射側光モジュール２０の間の空間を伝搬するのが発散光となる（従来よりもビーム径が大きい）ため、出射側光モジュール１０の出射面１２２に付着する可能性がある埃等の影響を受けにくい。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００３９】
上記実施形態では、出射側光透過部材１２や入射側光透過部材２２にコネクタ部１２１、２２１が設けられることを説明したが、このようなコネクタ部１２１、２２１が設けられていないものにも本発明の技術的思想は適用可能である。例えば、図７に示すように、出射側光透過部材１２と入射側光透過部材２２と繋ぐ中継コネクタを用いるものであってもよい。つまり、「出射側光透過部材１２と入射側光透過部材２２が接続可能である」とは、図７に示す中継コネクタのような別部材を用いて接続可能な構成を含むものである。
【符号の説明】
【００４０】
１０（１０ａ、１０ｂ）  （出射側）光モジュール
１１（１１ａ、１１ｂ）  光出射部材
１２（１２ａ、１２ｂ）  出射側光透過部材
１２２  出射面
１２３  調整レンズ部
１  光伝送システム
２０（２０ａ、２０ｂ）  入射側光モジュール
２１（２１ａ、２１ｂ）  光入射部材
２２（２２ａ、２２ｂ）  入射側光透過部材
２２１  コネクタ部
２２２  集束レンズ部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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