(57)【要約】本発明は、たとえば光導波路である送信または受信素子との間において電磁波を結合および／または減結合させる結合装置において、反射面（８）からなる結合装置に関する。本発明によれば、前記結合装置は、反射面（８）が湾曲せしめられることによって、極小空間における投光および光導波時の損失を可能な限り低くしうる一方で、調節しやすく、かつ安価に製造されうる。本発明は、さらに、反射面（８）が包絡線をなすように円錐曲線を有する回転面の一部分として製造される結合装置の製造方法に関する。
2004508581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
たとえば光導波路である送信または受信素子との間において電磁波を結合および減結合させる、反射面（８）を有する結合装置において、前記反射面（８）が湾曲せしめられることを特徴とする結合装置。
【請求項２】
前記湾曲面（８）における断面は、放物線（５）、双曲線または楕円（１０）の一部分に略対応することを特徴とする請求項１に記載の結合装置。
【請求項３】
前記反射面（８）は、略回転放物面（５）、回転楕円面（１０）または回転双曲面の一部分の形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の結合装置。
【請求項４】
前記反射面（８）上への電磁波（３、４）の送信または前記反射面（８）からの電磁波（３、４）の受信を行なう少なくとも１個の送信または受信素子（９、１１）が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の結合装置。
【請求項５】
少なくとも１個の送信または受信素子（９、１１）が前記反射面（８）の焦点Ｂに近接して配置されることを特徴とする請求項４に記載の結合装置。
【請求項６】
少なくとも１個の送信または受信素子（９、１１）は、導波路、好ましくはガラス繊維であることを特徴とする請求項４または５に記載の結合装置。
【請求項７】
送信または受信素子（９、１１）のアラインメントを行なうための少なくとも１個の位置決めパッド（７、１２、１３）が設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の結合装置。
【請求項８】
前記位置決めパッド（７、１２、１３）は、実質的に互いに垂直な二方向、好ましくは三方向における送信または受信素子（９、１１）のアラインメントが可能となるように構成されることを特徴とする請求項７に記載の結合装置。
【請求項９】
前記位置決めパッド（７、１２、１３）は、前記反射面（８）と一体的に構成されることを特徴とする請求項７または８に記載の結合装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の結合装置の製造方法において、前記反射面（８）は、外形曲線をなすような円錐曲線を有する回転面の一部分として製造されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
回転面の前記一部分は、旋削またはフライス加工および／または研磨によって製造されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
位置決め面は、前記反射面が旋削またはフライス加工される条件と同じ条件で、好ましくは前記反射面の回転軸に対して垂直に旋削されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
まず最初にそれぞれネガ形状または成形用工具が製作され、結合装置は、その後の成形によって製造されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ネガ形状において一部分が打ち抜かれて、成形された正形状が少なくとも１個のまた別の位置決めパッドを備えるようにされることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
まず最初に回転体が製造され、この回転体から成形用工具が実質的に円盤の形状に切り取られることを特徴とする請求項１３〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
まず最初に小さい板または円盤が製造され、然る後に前記反射面が旋削またはフライス加工されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記成形用工具において一部分が打ち抜かれて、型抜きされた成形部分が少なくとも１個のまた別の位置決めパッドを備えるようにされることを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
成形のために、いくつかの成形用工具が隣接して配置されて、１回の成形段階において、いくつかの結合装置が同時に製造されうるようになされることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
たとえば光ファイバー、光導波路、レンズ、鏡光学系または勾配屈折率レンズを有する装置等の受信素子との間において光信号を結合または減結合させる方法において、請求項１〜９のいずれか１項に記載の結合装置が用いられることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、たとえば光導波路との間において電磁波を結合および／または減結合させる反射面を有する結合装置とその製造方法とに関する。
【０００２】
特に遠隔通信およびデータ通信においては、光学的に、すなわちたとえば光導波路を介して、情報を送信することが一般的になった。光導波路は、自身の長手方向に沿った多重全内反射によって光を伝送する高透明性の光学材料の棒または細い繊維である。一般にそれぞれ平坦状かつ／または研磨状の入射面を介して入射する光は、前記繊維の全ての屈曲部を辿って、最終的にはもう一度、一般に研磨状の端面から再び出てくる。適切な変調の後に、送信されるべき電気信号は、電気光学変換器によって、大部分は赤外範囲の光信号に変換されるとともに、光導波路に結合され、かつ該光導波路により送信されて、最後に電気光学変換器によって再び電気信号に変換される。光導波路の伝送速度を増加させるために、１個の光導波路を介して同時に複数の異なる通信信号を送信することが一般的になった。このために、これらの通信信号は変調される。異なる搬送周波数が、それぞれ異なる通信信号に用いられるため、個別の信号を搬送波符号化信号と表現することもできる。光導波路を介した個別の通信信号の送信後に、これらの個別の通信信号は、分離され、かつ変調されなければならない。
【０００３】
このため、当技術分野において、波長符号化信号（特定周波数または複数の特定周波数の光）を加算および分離する装置は周知である。このような装置には、高い情報搬送密度を有する光ファイバーが用いられる。これらの装置の目的は、それぞれ適切な情報または適切な波長を大量の送信情報から分離して取り出すことである。たとえば、ある特定の光周波数をほとんど妨害せずに通過させる一方で、所定の周波数は反射される狭帯域フィルタを用いて、この分離を行なうことができる。しかしながら、光がガラス繊維から出てくるときに、ビームが膨張することは避けられず、このことは、ろ過された光が表示される点である結像点において強度が著しく低下してしまうか、または光を適切な結像点に視準するのに必要な適切なレンズ系、たとえば勾配屈折率レンズ（ＧＲＩＮレンズ）を使用するかのいずれかに繋がる。
【０００４】
しかしながら、レンズを備えた具体例は、非常に高価であるだけでなく非常に正確なアラインメントが必要とされる上に、結像特性が依然として波長に左右されるという欠点を有する。アラインメントは、たとえば単一モード光ファイバーのコア直径はわずか約９μｍであるため、ほとんどの場合は、複雑な態様で手作業により行なわれなければならない。したがって、前記欠点を持たない結合装置が必要とされている。
【０００５】
ガラス繊維の本来的な特徴は、何らかの必要とされる態様でそれぞれ経路設定または屈曲され得ないことである。たとえば、約２０〜３０ｍｍ未満の半径を有するガラス繊維を屈曲させることは、ひとつには全内反射の基準がもはや満たされなくなることから損失が大きくなりすぎるため、不可能である。さらにまた、曲率が大きすぎると、材料内に割れ目および応力が生じかねない。したがって、適切な大きさの経路設定ループを設計しなければならないが、そうしたループは、現実に光学装置内においてかなりの大きさの空間を占める。また、可能な限り限られた空間内において光学的な情報の流れの経路設定をしうることも必要である。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、冒頭部分に記載の種類の結合装置において、可能な限り限られた空間内において可能な限り小さい損失で光の経路設定と結像とを行なうことができ、同時にアラインメントが簡単であり、かつ安価に製造することができる結合装置を提供することにある。
【０００７】
この目的は、本発明にしたがって、反射面を結合に使用するとともに前記面を湾曲させることにより達成される。この湾曲によって、ガラス繊維の端部において発生するビームの膨張は、湾曲面により少なくとも部分的に補償される。
【０００８】
前記湾曲面における断面が、放物線、双曲線または楕円の一部分に略対応する実施例が特に好ましい。換言すれば、円錐曲線と表現されることもよくある２次平面の全ての曲線が、直線を別にして、前記湾曲面の形状に特に適する。反射面は、２次平面の仮想曲線の一部分にしたがうように湾曲せしめられる。これらの形状は、特に良好な結像特性を有するため、結合装置に使用するのに特に適する。これにより、たとえば、楕円の焦点において膨張しているビームは、該楕円上において反射されて、該楕円のまた他の焦点において結像する。その結果として、第１の焦点において得られる光の全量が、前記また他の焦点において略点状に得られうる。
【０００９】
特に有利な実施例において、前記反射面は、略回転放物面または回転楕円面または回転双曲面の一部分の形状を有する。換言すれば、前記反射面は、少なくとも部分的に、回転体の外面にしたがう。その結果として、回転軸に対して垂直な断面に沿った反射面の断面は、略円形の断面形状を有する一方で、回転軸上に位置する平面に沿った断面は、略放物線、双曲線または楕円の一部分の形状を有する。このような湾曲反射面は、特に適切な結像特性を有するため、減結合および結合によって起こる損失が非常に小さくなり、かつ視準用光学系を使用する必要がなくなる。
【００１０】
送信素子からの光を、たとえば、それぞれ結合装置または湾曲反射面の方へと配向して、前記結合装置が前記光を極めて限られた空間内において、偏向せしめられた光がたとえば適切な受信装置に結合されうるようなある一定の角度だけ偏向させるようにすることができる。本発明にしたがった結合装置によって、数ミリメートル以下の極めて限られた空間内において容易に光を最大９０°以上偏向させることができる。
【００１１】
特に好ましくは、少なくとも１個の送信または受信素子が反射面の焦点に近接して配置される。送信または受信素子は、たとえばガラス繊維および光導波路（の端部）等の全ての光処理系と、たとえばレンズ、勾配屈曲率構造体または鏡光学系等の結像系と、さらにまた、たとえばＬＥＤまたはレーザー等の発光構造体またはたとえば電気光学変換器または光ダイオードなどの受光構造体とであることが理解される。湾曲面の焦点は、反射面がそれにしたがう仮想双曲線、放物線または楕円の結像点に対応する。
【００１２】
このように、放物線は、たとえば、いわゆる結像点である固定点といわゆる準線である固定直線とから等距離にある多数の点として定義される。同様の態様で、双曲線は、いわゆる焦点である２個の任意の固定点の離間距離の差が一定となる多数の全ての点として定義される。最後に、楕円は、いわゆる焦点である２個の任意の固定点の離間距離の総和が一定となる多数の全ての点として定義される。
【００１３】
たとえば湾曲反射面の形状が仮想放物線の形状にしたがっており、かつたとえばガラス繊維である送信素子の端部が前記仮想放物線の焦点に近接して配置されると、前記ガラス繊維から出てくる光ビームは、湾曲放物面上において、反射された光ビームが実質的に互いに平行になるように反射される。
【００１４】
他方、湾曲面が仮想楕円の形状を有する場合は、ガラス繊維から出てくる光ビームは、前記湾曲面上において、前記仮想楕円のまた別の焦点において集束するように反射される。
【００１５】
たとえば湾曲面の焦点に近接する位置におけるガラス繊維のアラインメントを容易にするために、特に有利な実施例は、送信または受信素子のアラインメントのための少なくとも１個の位置決めパッドを備える。この位置決めパッドは、たとえば湾曲面の焦点から繊維の半径に略対応する距離に配置される平面によってもたらされうる。その結果として、ガラス繊維を単に前記平面上に配置するだけで一方向におけるガラス繊維の正確なアラインメントが達成される。
【００１６】
しかしながら、前記位置決めパッドにより少なくとも二方向、または特に好ましくは三方向のアラインメントを達成しうる実施例が好ましい。
【００１７】
このため、結合装置のひとつの実施例は、位置決めパッドが反射面を有する単体として構成される点において、特に有利である。この単体構造により、反射面に対する位置決めパッドのアラインメントは不要となる。その代わりに、製造時に位置決めパッドが必ず適切な精度で配置されるように注意するだけでよい。
【００１８】
本発明は、さらにまた、結合装置の製造方法に関する。よって、本発明の目的は、また、高精度で結合装置を安価に製造しうる方法を提供することにある。
【００１９】
この目的は、本発明にしたがって、結合装置が、少なくとも一部分に沿って、外形において円錐曲線にしたがう回転体として製造されることにより達成される。このことは、湾曲面が、好ましくは、たとえば旋削またはフライス加工により固体材料から製造されうるという利点を有する。旋削またはフライス加工により、反射面を高精度で構成することが可能になる。さらにまた、湾曲面が切子面の態様に互いに密着する小平面によって近似されうることは明白である。
【００２０】
材料は、ほとんどいかなる種類のものでもよいことは明白である。この場合は、銅またはガラス、さらにまた考えられるものとしてシリコンまたは高熱伝導性と低膨張係数とを有するまた他の材料を使用することが特に好ましい。
【００２１】
好ましくは、所望の波長範囲の反射が反射面部において起こるような材料が選択される場合でも、結合装置を透明材料から製作して、たとえば金属層である反射層を反射部に蒸着させうることも明らかに可能である。用途によって、反射面を被覆かつ／または研磨することが有利な場合もある。
【００２２】
特に有利な実施例においては、反射面（すなわちそのそれぞれネガ形状または原オリジナル形状）が旋削される条件と同じ条件で、位置決め面は、反射面の回転軸に対して垂直に旋削される。この位置決め面は、焦点に近接する位置における送信または受信素子のアラインメントを達成する役割を果たす。この場合も、この反射面および位置決め面の構成によって、時間を節約することができるだけでなく、反射面に対して位置決め面が高精度に相対配置されることになる。このように、結合装置の精度は、実質的に旋盤のバイトおよび位置決め装置の品質によって決まる。他方、結合装置の製造において重要なのは、絶対的な精度ではなしに、反射面に対して位置決め面を正確に配置することだけになるため、バイトホルダ内のバイトと加工物ホルダ内の加工物との一般に手作業によるアラインメントを精密に行なう必要はなくなる。
【００２３】
前記の方法を用いると、結合装置を本発明にしたがって容易に製造することができる。
【００２４】
しかしながら、多くの用途では、特に多数の物品を製造する場合は、旋削またはフライス加工部品のネガ形状を製作して、その後の成形により結合装置を製造すると有利かもしれない。第一に、このことは、時間のかかる旋削またはフライス加工手順を１回行なうだけでよいという利点を有する。その後、金型を利用して、原則的に、いかなる個数の結合装置でも製造することができる。さらに、成形は、結合装置を製造する材料の選択肢が著しく増加するという利点を有する。成形技術を用いると、もはや旋削手順の問題を考慮しなくてもよくなる。たとえば、結合装置を、たとえばプラスチックまたはガラスから射出成形、熱間打抜き加工、熱間プレス加工または鋳造によって製作することができる。
【００２５】
また、前記ネガ形状を旋削またはフライス加工部品として直接製造しうることは明白である。
【００２６】
特に有利な実施例においては、成形に先立って、ネガ形状の一部分が円盤状に除去されて、成形された正形状が少なくとも１個のまた別の位置決めパッドを有するようにされる。この少なくとも１個のまた別の位置決めパッドは、ネガ形状上に形成されるため、前記少なくとも１個のまた別の位置決めパッドの製造が簡単になる。旋削またはフライス加工部品上にさらに他の位置決めパッドを取り付けることが望まれる場合は、第１の位置決めパッドが旋削またはフライス加工によって製作されることから、このさらに他の位置決めパッドに用いられうる全ての材料が必然的に除去されてしまっているため、溶接または螺着されなければならないことになる。
【００２７】
たとえば楕円形反射面を有する実施例の場合は、位置決めパッドを両焦点に近接して設けることもできることは明白である。
【００２８】
本発明のまた他の利点と特徴と適用可能性とは、以下の好適な実施例の説明と添付図面とを参照することにより明らかになろう。
【００２９】
図１ａ〜ｄに、本発明にしたがった結合装置の第１の実施例が示されている。まず最初に、図１では、経路設定原則が概略的に示されている。反射面２は、その外形において、放物線５の形状にしたがっており、面２の湾曲は、該放物線５の平面に対して垂直方向に、回転体の表面の一部分を形成するように円形をなす。反射面２上において生じる光ビーム３は、前記放物線の焦点Ｂにおいて膨張するとともに、反射ビーム４となって結合装置から出射する。焦点Ｂから出てくるビームは、結合装置により無限遠に結像せしめられることは明白である。この図に示されている構成において、入射光ビーム３と出射光ビーム４との間における角度は、約９０°である。図１ｂおよび１ｃに、それぞれ第１の実施例の断面図と側面図とが示されている。結合装置は、反射面２を有する本体１によって構成される。さらにまた、ガラス繊維を受ける役割を果たす位置決め面７が設けられる。ガラス繊維９が位置決め面７上において、放物線５の対称軸上において終端するように配置されると、位置決め面７が適切に配置されていれば、繊維９の端面は、略焦点Ｂの位置にくる。
【００３０】
図１ｄに、斜視図が示されている。反射面２が回転放物面の形状にしたがっていることは明らかである。この図に示されている結合装置によって、ガラス繊維９により該ガラス繊維の端部において発散して出てくる光は、反射面２上において約９０°だけ偏向されるとともに、然る後に略平行に進む。この反射光ビーム４の平行特性は、ガラス繊維の繊維端面がより正確に焦点Ｂに配置されるほど高くなることは明白である。複雑なアラインメント手順を行なうことなしに可能な限り適正に位置決めできるようにするために、位置決め面７は、位置決め面７上の正位置に配置すると、ガラス繊維９の繊維端面が正確に焦点Ｂの高さに位置するように構成されて設けられている。ガラス繊維９を位置決め面７上において移動させることにより、繊維端面は、該繊維端面が略反射面２の回転放物面の回転軸６上にくるように、簡単に配置される。
【００３１】
図２ａ〜２ｄに示されている第２の実施例において、ガラス繊維９から出てくる発散光ビームは、必ずしも回転軸６に対して垂直でなければならないわけではなくて、たとえば角度をなしていてもよいことは明白である。発散光ビームが略放物線の焦点Ｂから出てくることだけが重要なのである。反射されるビーム３の入射点２が反射面８上のどこにくるかは重要ではない。
【００３２】
本発明にしたがった結合装置は、ガラス繊維またはその他の送信素子から出てくる光ビームが回転軸６上に位置しない「軸外し」配向で用いられる点が有利である。
【００３３】
この時点で、図示された全ての実施例では、ビーム路を正反対の方向に設定しうることを強調しておくべきである。たとえば、反射面８上において回転軸６に対して平行に入射する光を焦点に近接して配置されたガラス繊維９の端面に結合することが可能である。
【００３４】
図２ａ〜ｄの実施例により、それぞれ繊維軸または反射される光ビーム３と反射光４との間の角度が９０°を超えてもよいことは明白である。このため、用途によって、ほとんどいかなる角度でも達成されうる。このようにして、極めて限られた空間内において光を偏向させることができるのである。
【００３５】
図３ａ〜ｄに、本発明にしたがった結合装置の第３の実施例が示されている。図３ａの略図から明白であるように、この場合は、反射面２は、楕円１０の形状にしたがっている。その結果として、前記楕円のひとつの焦点Ｂから反射面２上に発散して入射する光は、また別の焦点Ｂにおいて結像する。このように、この実施例は、特に、ひとつのガラス繊維端部からの光をまた別のガラス繊維の端部に結合するのに適する。この場合は、それぞれのガラス繊維の端面は、楕円の焦点Ｂに簡単に配置される。当然ながら、２つの焦点Ｂにガラス繊維９を配置することが絶対的に必要とされるわけではなくて、たとえばＬＥＤまたは光学素子を該焦点に配置することもできる。本発明にしたがった結合装置によって、２個の別個の光伝送素子間の結合が容易に行なわれうる。
【００３６】
前記のように、回転軸６の方向にガラス繊維を正確に配置するための位置決め面７が設けられる。図４ａおよび４ｂに矢印で示されているように、ガラス繊維９を位置決め面７上に配置するだけで、回転軸６の方向における該ガラス繊維のアラインメントが達成される。図４ａおよびｂに示されている実施例において、繊維軸に対して垂直かつ回転軸６に対して垂直に延びる線の方向におけるガラス繊維のアラインメントを可能にするさらに他の位置決めパッド１２が設けられる。この位置決め面１２によって、アラインメントは再び著しく簡略化された。ガラス繊維９を２個の位置決め面７、１２上に配置するだけでよいため、複雑なアラインメントは必要とされない。それぞれアラインメントまたは位置決めは、繊維軸の方向にのみ行なわれる。この方向においては、一般にその他の２方向より実質的に大きい許容差があることがわかった。このアラインメントは、たとえば本体１上における光マーキングを利用して行なわれうる。本発明にしたがった結合装置は、波長に従属しないため、不可視光を用いる信号送信が計画されている場合は、可視光を用いてアラインメントを行なうこともできる。ビームの進路をアラインメントを行なう人物が視覚的に追跡することができ、アラインメントが容易に行なわれうる。結合装置が、その後、他の波長の光を用いて動作せしめられる場合は、再アラインメントは必要とされない。他方、２個のＧＲＩＮレンズと１個の鏡とを用いた周知の結合構成では、アラインメントを必ず波長と合致させなければならないため、一般に視覚的アラインメントは不可能である。
【００３７】
当然ながら、たとえば第２の位置決め面１２から略垂直に延在し、かつたとえば一種の小突起を形成する第３の位置決めパッドを設けて、正確な位置決めのために、ガラス繊維９をまず位置決め面７および１２に当接させ、然る後にガラス繊維端面が平らな段状の形状を有する第３の位置決め面に接するまでガラス繊維９を反射面８の方向に移動させるようにすることも可能である。前記位置決めパッドは、それが透明でない限り、繊維端面の光伝送コアを覆ってはならないことに注意しなければならない。
【００３８】
図５ａ〜ｄに、光学的により厚い媒体と光学的により薄い媒体との間における遷移部において全内反射がおこるため、反射が透明な本体１内において行なわれる第５の実施例が示されている。反射の原理は、図５ａに概略的に示されており、実質的に図３ａに対応する。ガラス繊維９の繊維端面から出てくる光は、透明な本体１に焦点Ｂにおいて侵入する。この光は本体１内を通過して、最終的に湾曲した外面２に入射する。光学的により厚い媒体と光学的により薄い媒体との間における遷移により、全内反射は本体内において行なわれる。反射光ビームは、最後に、本体１からいかなる全内反射も起こらない角度で出射する。
【００３９】
この実施例の場合も、ガラス繊維９からひとつの焦点Ｂにおいて出射する光は、また別の焦点Ｂにおいて結像する。この場合も、いくつかの位置決めパッドが設けられることが明白に理解されうる。すなわち、たとえば、位置決め面７は、ガラス繊維９が回転軸６の方向における位置決めパッドの役割を果たすように設けられる。位置決めパッド１３は、繊維軸の方向に設けられる。
【００４０】
本発明にしたがった結合装置の製造方法の順序の一例が図６ａ〜６ｄに示されている。図６ａから、まず最初に回転軸１５に対して軸対称である回転体１４が製造されることがわかる。図示された本体は、図に示されている例では、回転放物面にしたがう面８をすでに有している。さらにまた、位置決め面７がすでに見られる。図示された本体は、旋削により製造される。このように、湾曲面８と位置決め面７とが同じ加工条件で製作されるため、面８に対する位置決め面７の相対的な配置は高精度となる。
【００４１】
次の段階において、図６ｂおよび６ｃに示されているように、必ずしも回転軸に対して平行に配向されなくてもよい円盤１６が回転体１４から切り取られる。図６ｂの右側の図に断面図で示されているこの円盤１６もまた湾曲面８を有する。次に、可能な限り小さい外寸を有する結合装置を製造するために、部分１７も除去されうる。
【００４２】
これに代わる方法として、まず最初に円盤または小さい板を製造し、然る後にこれに旋削またはフライス加工によって湾曲面８を設けてもよい。前記方法の変形形態であるこの方法は、湾曲面８を旋削またはフライス加工した後は、いかなる方法段階も必要とされないため、後に湾曲面の品質が損なわれる危険性を最小限に抑えることができるという利点を有する。
【００４３】
この時点で、回転体から多数の結合装置を「切り取る」ことも可能であることを述べておくべきである。しかしながら、位置決めパッドは、おそらく別個の部品として製作されなければならない。
【００４４】
回転体が透明な材料から製造されたものである限りは、図６ｃに示された既存の部分は、図５ａ〜５ｄに示された実施例と同様の結合装置として用いられうる。
【００４５】
これに代わる方法として、部分１８は、成形用工具としての役割を果たしうる。必要な場合は、さらなる材料を除去して、成形用部分に第２の位置決めパッド１２が形成されるようにすることができる。
【００４６】
図６ｄに、互いに隣り合わせに整列配置されたいくつかの成形用工具１８、１８’、１８”が示されている。成形により、図示された例では、３個の異なる結合装置が形成される。成形用工具の回転軸１５、１５’、１５”は、互いの方向に角度をなしうる。
【００４７】
この好適な実施例において、結合装置は、いずれの方向にも５ｍｍ以下の寸法を有し、かなり小型化されて製造されうる。
【００４８】
本発明にしたがった結合装置によって、極めて限られた空間内においてある角度での反射により光路を経路設定することが可能になる。特に、遠隔光通信および光データ通信においては、このことは、使用される装置の設計が著しく小型化されることに繋がる。
【００４９】
このように、たとえば異なる方向から導入されるいくつかのガラス繊維を結合装置を用いて経路設定して、これらのガラス繊維が１個の小型プラグの個別の光導波路に経路設定されるようにすることができる。
【００５０】
球面レンズ系またはＧＲＩＮレンズと対照的に、本発明にしたがった結合装置は、いかなる結像誤りも示さない。さらにまた、１個の光学面しか必要とされないため、製造費が安くなると同時に、さもなくば起こる不都合な許容差の増大を回避することができる。
【００５１】
本発明にしたがった結合装置の構成要素は、射出成形および熱間打抜き加工等の際に単一方向に型抜きされうるように配置されるため、単純な工具を活用することができる。その結果として、成形用工具が実質的により単純かつ安価になる。
【００５２】
これと対照的に、たとえば両凸レンズの場合は、２個の光学面そのものが非常に精密に製作されなければならないだけでなく、さらにまた互いに対して非常に正確に配置されなければならない。このように、本発明にしたがった方法を用いると、たとえば、成形により結合装置を製造することができる。レンズとは対照的に、２個の対向面を互いに正確に配向する必要がないため、多大なアラインメントを必要とすることなしに成形することが可能である。
【００５３】
ＧＲＩＮレンズを用いた従来式偏向方法を用いるよりもむしろ本発明にしたがった結合装置を用いると、いかなる材料もビーム路内に必要とされないため、吸収損失がかなり減少する。
【００５４】
この結合装置は、ほとんどいかなる材料からでも製作されうる。材料は、透明でなくても特定の光学的純度を有していなくてもよい。このため、製造費が安くなる上に、材料を適切に選択することにより、たとえば大きな温度変動に対する影響を最小限に抑えることができる。
【００５５】
本発明にしたがった結合装置のさらに他の利点は、結像が波長と全く無関係に行なわれることにある。換言すれば、この結合装置は、非常に幅広い波長範囲に使用可能である。さらにまた、送信および受信素子の最適なアラインメントを簡単に達成するために、たとえば、また別の波長、たとえば可視光と結合させることができる。アラインメントを行なう人物がビーム路を視認することができるため、前記アラインメントが容易に行なわれうる。アラインメントが首尾よく達成された後は、当然ながら、完全に異なる波長の光が、再アラインメントを必要とすることなしに結合装置により反射されうる。
【００５６】
この結合装置は、非常に小型に製作されうる。反射面を数平方ミリメートルの面に縮小して、一連の全ての結合装置が極めて限られた空間内において互いに並列に配置されうるようにすることができる。本質的に、本発明にしたがった位置決め面によって、それぞれ繊維または送信および受信素子は、アラインメントをほとんどまたは全く行なわなくても取り付けられうる。位置決め面を適切に選択することにより、結合装置上における繊維の取付も低費用で自動化されうる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ〜ｄ】
本発明にしたがった結合装置の第１の実施例の略図、断面図、側面図および斜視図である。
【図２ａ〜ｄ】
本発明にしたがった結合装置の第２の実施例の略図、断面図、側面図および斜視図である。
【図３ａ〜ｄ】
本発明にしたがった結合装置の第３の実施例の略図、断面図、側面図および斜視図である。
【図４ａおよびｂ】
結合装置の第４の実施例の２つの斜視図である。
【図５ａ〜ｄ】
本発明にしたがった結合装置の第５の実施例の略図、断面図および２つの斜視図である。
【図６ａ〜ｄ】
結合装置の製造方法の順序の一例である。
【符号の説明】
１　　本体
２　　有効反射面
３　　入射光ビーム
４　　出射光ビーム
５　　放物線
６　　回転軸
７　　第１の位置決め面
８　　反射面
９　　送信または受信素子
１０　楕円
１１　送信または受信素子
１２　第２の位置決め面
１３　第３の位置決め面
１４　回転体
１５　回転体の回転軸
１６　円盤
１７　部分
１８　成形用工具
Ｂ　　焦点
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年7月22日(2002.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
たとえば光導波路であるそれぞれ送信または受信素子との間において電磁波を結合および／または減結合させる結合装置であって、湾曲した反射面（８）と、送信または受信素子（９、１１）のアラインメントのための少なくとも１個の位置決めパッド（７、１２、１３）とを有しており、前記位置決めパッドと前記反射面とは一体的である結合装置において、前記位置決めパッド（７、１２、１３）と前記反射面（８）とは、結合装置を構成する材料が前記送信または受信素子（９、１１）と前記反射面（８）との間における光路の一部分をなさないように配置されることを特徴とする結合装置。
【請求項２】
前記湾曲面（８）における断面は、放物線（５）、双曲線または楕円（１０）の一部分に略対応することを特徴とする請求項１に記載の結合装置。
【請求項３】
前記反射面（８）は、略回転放物面（５）、回転楕円面（１０）または回転双曲面の一部分の形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の結合装置。
【請求項４】
前記反射面（８）からの電磁波（３、４）を伝送する少なくとも１個の送信または受信素子（９、１１）が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の結合装置。
【請求項５】
少なくとも１個の送信または受信素子（９、１１）は、前記反射面（８）の焦点Ｂに近接して配置されることを特徴とする請求項４に記載の結合装置。
【請求項６】
少なくとも１個の送信または受信素子（９、１１）は、導波路、好ましくはガラス繊維であることを特徴とする請求項４または５に記載の結合装置。
【請求項７】
前記位置決めパッド（７、１２、１３）は、実質的に互いに垂直な二方向、好ましくは三方向における送信または受信素子（９、１１）のアラインメントを可能にするように構成されることを特徴とする請求項６に記載の結合装置。
【請求項８】
前記位置決めパッド（７、１２、１３）は、前記反射面（８）と一体的に構成されることを特徴とする請求項６または７に記載の結合装置。
【請求項９】
それぞれ送信または受信素子との間において電磁波を結合および／または減結合させる結合装置であって、湾曲した反射面と、送信または受信素子のアラインメントのための位置決めパッドとを有しており、前記反射面（８）は、外形曲線をなすような円錐曲線を有する回転面の一部分として製造される結合装置の製造方法において：
ａ）前記湾曲面と前記位置決めパッドとが一体的に製造されることと、
ｂ）前記位置決めパッドと前記湾曲面とが、射出成形時に前記素子の取り出しが単一方向に行なわれるように設計されることとを特徴とする製造方法。
【請求項１０】
それぞれ結合装置または該結合装置の製造に用いられる射出成形用金型の回転面の前記一部分は、旋削またはフライス加工および／または研磨によって製造されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
それぞれ結合装置または射出成形による製造に用いられる前記金型の前記反射面が旋削またはフライス加工される条件と同じ条件で、位置決め面が、好ましくは前記反射面の回転軸に対して垂直に旋削されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
まず最初にそれぞれ負形状または成形用工具が製作され、結合装置はその後の複製成形によって製造されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記負形状において一部分が切り欠かれて、成形された正形状が、少なくとも１個のまた他の位置決めパッドを備えるようにされることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
まず最初に回転体が製造され、該回転体から成形用工具が実質的に円盤の形状に切り取られることを特徴とする請求項１２または１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
まず最初に小さい板または円盤が製造され、然る後に前記反射面が旋削またはフライス加工されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記成形用工具において一部分が切り欠かれて、複製成形により形成される構成要素は、少なくとも１個のまた他の位置決めパッドを備えるようにされることを特徴とする請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
複製成形のために、いくつかの成形用工具が隣接して配置されて、１回の複製成形段階において、いくつかの結合装置が同時に製造されうるようにされることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
たとえば光ファイバー、光導波路、レンズ、鏡光学系または勾配屈折率レンズを備えた装置等の受信素子との間において光信号を結合および減結合させる方法において、請求項１〜９のいずれか１項に記載の結合装置が用いられることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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