(57)【要約】【課題】本発明は、光を集光する機能及び光を複数の受光部にそれぞれ受光させるように曲げる機能を単一の光学素子が備えることで、部品数低減、低コスト化、小型化、及び高性能化に優れる光学素子を提供することを目的とする。【解決手段】複数の受光部に光を集光させる光学素子１であって、光学素子１は入射面２及び出射面３を有し、光を集光する機能をもった第１の機能面２ａが光学素子１の入射面２に形成され、所定の傾斜角度をもった複数の傾斜面３ａ、３ｂが光学素子１の出射面３に形成され、傾斜面３ａ、３ｂの数が受光部の数以上に設けられ、傾斜面３ａ、３ｂが互いに接することで光の進行方向に突出する凸部３ｂが形成されてなることを特徴とする光学素子１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光部に光を集光させる光学素子であって、
前記光学素子は入射面及び出射面を有し、
光を集光する機能をもった第１の機能面が前記光学素子の前記入射面に形成され、所定の傾斜角度をもった複数の傾斜面が前記光学素子の前記出射面に形成され、前記傾斜面の数が前記受光部の数以上に設けられ、前記傾斜面が互いに接することで前記光の進行方向に突出する凸部が形成されてなることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記凸部が３つ以上の前記傾斜面が互いに接することで形成される頂点であって、
前記複数の傾斜面が、前記頂点に対して点対称に配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
光を集光する機能が前記傾斜面に形成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記光を集光する機能が、球面、非球面、および回折格子面の作用であることを特徴とする請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
複数の受光部と、前記複数の受光部に光を集光させる光学素子と、を有する光モジュールであって、
前記複数の受光部が、複数のフォトダイオードが配列されるフォトダイオードアレイ、若しくは複数のコアを有する多芯光ファイバであり、前記光学素子が請求項１から請求項４のいずれか1項に記載の光学素子であることを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光部に光を集光する光学素子に係わり、特に、複数の受光部に光を集光する光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光モジュールには、レーザダイオードや光ファイバ等から出射される光を、フォトダイードや光ファイバ等からなる複数の受光部に、集光するための光学素子が用いられている。
【０００３】
高速、大容量の光通信ネットワークが普及するに従い、光モジュールの低コスト化や小型化の要求がますます求められている。光モジュールには、拡散光を平行光にしたり、その平行光を分岐したり、また受光部に平行光を集光する光学素子が用いられており、これらの光学素子は光モジュールを構成する主要な部品である。よって、これらの光学素子の性能を維持または向上させつつ、光学素子数の低減や小型化することが、光モジュールの低コスト化や小型化を実現するために必要である。
【０００４】
特許文献１に開示される光モジュール５００は、図１６（特許文献１の図２）に示すように、発光部として発光素子５０１を備え、発光素子５０１から出射される光を分岐するビームスプリッタ５０３と、受光部としてフォトダイオード５０４、フォトダイオード５０５、及び光ファイバ５０７を備える。
【０００５】
発光素子５０１から出射される拡散光５０８ａは、コリメートレンズ５０２によって平行光５０８ｂにされ、ビームスプリッタ５０３に入射される。入射された平行光５０８ｂはビームスプリッタ５０３によって透過光５０８ｃと反射光５０８ｄとに分岐される。透過光５０８ｃはフォトダイオード５０４に受光される。反射光５０８ｄの一部はフォトダイオード５０５の表面に形成された光学フィルタを透過してフォトダイオード５０５に受光される。光学フィルタによって反射された反射光５０８ｄは、集光レンズ５０６によって集光されて光ファイバ５０７に受光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２３９０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示される光モジュール５００は、図１６に示すように、４５度の傾斜面をもつ２つの三角プリズムを貼り合わせて構成されるビームスプリッタ５０３を用いている。そのため、反射光５０８ｄが平行光５０８ｂに対して略９０度に曲げられる。そして、曲げられた反射光５０８ｄの進む先にフォトダイオード５０５が設けられている。また、透過光５０８ｃの進む先にフォトダイオード５０４が設けられている。このように、従来技術のビームスプリッタ５０３を用いると、２つの受光部が、略９０度の角度をなす２つの光路の先に、互いに離れて配置されるので、光モジュールの小型化を妨げる要因となっていた。
【０００８】
また、曲げられた反射光５０８ｄの一部は、フォトダイオード５０５の表面に形成された光学フィルタにより反射されて、集光レンズ５０６によって光ファイバ５０７に集光される。このように、従来技術においては、光を集光させる受光部の数だけ集光レンズが必要であり、また、反射光５０８ｄを受光部に反射させる反射鏡や光学フィルタも必要である。よって、従来技術の光学素子を光モジュールに用いると、光学素子の数が多くなり、低コスト化に反していた。
【０００９】
また、従来技術の光学素子を用いると、光学素子の数が多くなるために、小型化に反すると共に、その組み立て調整の工数が多く低コスト化に反していた。
【００１０】
また、各光学素子および受光部の間には、光軸調整や焦点合わせ等の光学的な調整が必要であり、この光学的な調整を要因とする調整誤差が生じる。また、光学素子の加工を要因とする加工誤差が生じる。そして、使用される光学素子が多いほど、調整誤差は大きくなり、これに加えて加工誤差に起因して調整誤差は更に大きくなる。よって、従来技術の光学素子では、安定的に高性能な光モジュールが得られないという課題があった。
【００１１】
本発明の目的は、このような課題を顧みてなされたものであり、光を集光する機能及び光を複数の受光部にそれぞれ受光させるように曲げる機能を単一の光学素子が備えることで、部品数低減、低コスト化、小型化、及び高性能化に優れる光学素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光学素子は、複数の受光部に光を集光させる光学素子であって、前記光学素子は入射面及び出射面を有し、光を集光する機能をもった第１の機能面が前記光学素子の前記入射面に形成され、所定の傾斜角度をもった複数の傾斜面が前記光学素子の前記出射面に形成され、前記傾斜面の数が前記受光部の数以上に設けられ、前記傾斜面が互いに接することで前記光の進行方向に突出する凸部が形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
前記光学素子の入射面に光を集光する機能をもった第１の機能面が形成されてなることで、入射面に入射する前記光は集光され、前記光は集光されながら前記複数の傾斜面を通過する。そして、前記複数の傾斜面が前記光学素子の出射面に所定の傾斜角度をもって形成されてなることで、集光されながら通過する前記光は、通過する各傾斜面の所定の傾斜角度に応じた進行角度で出射面から出射される。そして、出射面から出射された各光は、各光の出射方向に配置される各受光部に集光される。よって、単一の前記光学素子により、入射面に入射する前記光を出射面の前方に配置される複数の受光部に集光することが可能である。
【００１４】
第１の機能面及び前記複数の傾斜面を備える単一の前記光学素子は、ガラス素材や樹脂素材等を加熱して軟化させてから金型を用いてプレス成形する周知の技術によって、単一の材料から製作することができる。よって、ビームスプリッタ、反射鏡、及び集光レンズを用いる従来技術に比べて、本発明における光学素子は、部品数を低減でき、低コストである。
【００１５】
また、本発明によれば、入射する前記光を出射面の前方に配置される複数の受光部に集光することができるので、略９０度の角度をなす２つの光路の先に互いに離れて配置される複数の受光部に集光する従来技術に比べて、小型化に優れる。
【００１６】
本発明によれば、従来技術に比べて、光を曲げるためのビームスプリッタと光を集光させるための集光レンズとの光学調整は必要ないため調整誤差が生じないと共に、部品数が少ないため加工誤差に起因する調整誤差も小さい。よって、従来技術に比べて、本発明の前記光学素子は安定的に高性能である。
【００１７】
以上により、本発明によれば、光を集光する機能及び光を複数の受光部にそれぞれ受光させるように曲げる機能を単一の光学素子が備えることで、部品数低減、低コスト化、小型化、及び高性能化に優れる光学素子を提供することができる。
【００１８】
前記凸部が３つ以上の前記傾斜面が互いに接することで形成される頂点であって、
前記複数の傾斜面が、前記頂点に対して点対称に配置されてなることが好ましい。このような態様であれば、前記複数の受光部を、前記凸部を中心にして点対称に、まとめて配置することが可能である。よって、このような態様の前記光学素子は、小型化に優れる。
【００１９】
光を集光する機能が前記複数の傾斜面に形成されてなることが好ましい。このような態様であれば、前記第１の機能面によって集光される光が、前記複数の傾斜面によって更に集光される。よって、前記複数の傾斜面から受光部への焦点距離を短くすることができる。よって、このような態様の前記光学素子は、集光レンズを更に設ける必要がなく小型化に優れる。
【００２０】
前記光を集光する機能が、球面、非球面、および回折格子面の作用であることが好ましい。このような態様であれば、前記複数の傾斜面は、光を集光する機能を備えることが可能である。
【００２１】
複数の受光部と、前記複数の受光部に光を集光させる光学素子と、を有する光モジュールであって、前記複数の受光部が、複数のフォトダイオードが配列されるフォトダイオードアレイ、若しくは複数のコアを有する多芯光ファイバであることが好ましい。
【００２２】
前記光モジュールは、入射光を集光する前記第１の機能面を有する前記光学素子を備える。そのため、従来技術ではビームスプリッタと、ビームスプリッタと前記複数の受光部との間に集光レンズが必要であったが、本発明の前記光モジュールにおいてはビームスプリッタと集光レンズを個別に設ける必要がない。よって、本発明によれば、部品数を減らすことができるので、前記光モジュールの低コスト化と小型化が可能である。
【００２３】
また、前記複数の受光部を前記フォトダイオードアレイや前記多芯光ファイバとすることで、前記光モジュールの部品数を少なくでき、前記光モジュールの組立て調整を簡便にできると共に、その工数を減らせるので低コスト化がなされる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光を集光する機能及び光を複数の受光部にそれぞれ受光させるように曲げる機能を単一の光学素子が備えることで、部品数低減、低コスト化、小型化、及び高性能化に優れる光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態における光学素子の斜視略図である。
【図２】第１の実施形態における光学素子の平面略図である。
【図３】第１の実施形態における光学素子が入射光を２つの受光部に集光する場合の説明図である。
【図４】第１の実施形態における光の進行角度と傾斜面の傾斜角度の関係を計算するための説明図である。
【図５】第１の実施形態における光の進行角度と傾斜面の傾斜角度との関係を示す図である。
【図６】第１の実施形態における光学素子の製造方法を説明する図である。
【図７】第１の実施形態における光学素子を用いた光モジュールである。
【図８】第１の実施形態の第１の変形例である２つの入射光を２つの受光部に集光する場合の説明図である。
【図９】第１の実施形態の第１の変形例を用いた光モジュールである。
【図１０】第１の実施形態の第２の変形例である光学素子の斜視略図である。
【図１１】第２の実施形態における光学素子の斜視略図である。
【図１２】第２の実施形態における光学素子が入射光を４つの受光部に集光する場合の説明図である。
【図１３】直線状に配置される多芯光ファイバの概略図である。
【図１４】第３の実施形態における光学素子の斜視略図である。
【図１５】同心状に配置される多芯光ファイバの概略図である。
【図１６】特許文献１に開示される光モジュールの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜第１の実施形態＞
本実施形態について、図面に沿って詳細に説明する。図１に、第１の実施形態における光学素子の斜視略図を示す。図２に、第１の実施形態における光学素子の平面略図を示す。図３に、第１の実施形態における光学素子が入射光を２つの受光部に集光する場合を示す。なお、各図面は、見やすくするために寸法を適宜異ならせて図示している。
【００２７】
図１、図２に示すように、本実施形態における光学素子１は、その入射面２に光を集光する機能をもった非球面レンズからなる第１の機能面２ａが形成されている。光学素子１の出射面３に所定の傾斜角度をもった２つの傾斜面３ａ、３ｂが形成されてなり、２つの傾斜面３ａ、３ｂが互いに接することで、入射面２から出射面３に向かう（Ｘ２）方向、すなわち光の進行方向に突出する凸部３ｃが形成されている。そして、２つの傾斜面３ａ、３ｂは、光軸６に直交する平面に対して所定の傾斜角度をなすように配置されている。
【００２８】
図３に示すように、光４は、光学素子１の光軸６に略平行に進行する平行光４ａとして、紙面左（Ｘ１）側に位置する入射面２に入射する。そして、この平行光４ａは入射面２に形成される第１の機能面２ａにより集光され、この集光される光４ｂは、集光されながら出射面３を通過する。そして、この集光される光４ｂは、出射面３を通過する際に２つの傾斜面３ａ、３ｂによって、２つの受光部５ｃ、５ｄに向かう２つの光４ｃ、４ｄに分岐される。そして、分岐された光４ｃ、４ｄは、各受光部５ｃ、５ｄに集光される。
【００２９】
そして、２つの傾斜面３ａ、３ｂが突出する凸部３ｃを形成するように互いに傾斜していることで、後述するように、各分岐された光４ｃ、４ｄを、光学素子１の出射面３の前方（Ｘ２）に出射させ、光軸６の近傍に配置される各受光部５ｃ、５ｄに集光させることができる。
【００３０】
このように、本実施形態においては、単一の光学素子１が、入射面２に入射する光４を集光させ、光軸６の近傍に配置される各受光部５ｃ、５ｄに集光するように曲げることができる。
【００３１】
よって、本実施形態の光学素子１によれば、部品数を低減でき、また部品数を低減することで低コスト化と小型化とがなされる。また、本実施形態の光学素子１は、入射面２に入射する光４を、出射面３の前方で光軸６の近傍に配置される各受光部５ｃ、５ｄに集光することができるので、小型化に優れる。
【００３２】
上述のように、本実施形態の光学素子１は、単一の素子によって、１つのビームスプリッタの機能と２つの集光レンズの機能とを備えている。また、本発明によれば、傾斜面の数を増やすことで、受光部の数が２つ以上になった場合でも対応することが可能である。
【００３３】
また、上述のように、２つの傾斜面３ａ、３ｂが、光軸６に直交する方向に配置されることで、光軸６に直交する方向にまとめて配置される２つの受光部５ｃ、５ｄに集光することができる。また、一般的に２つの受光部５ｃ、５ｄは基板上に配置して用いられることが多い。よって、このように基板上に配置される２つの受光部５ｃ、５ｄに集光することができるので、利便性が良い。
【００３４】
ところが、特許文献１に開示されるような従来技術においては２つの受光部が、略９０度の角度をなす２つの光路の先に、互いに離れて配置されているので、小型化に反していた。また、受光部毎に集光レンズが必要であり、反射光５０８ｄを受光部に反射させる反射鏡や光フィルタも必要であるため、部品数が多く、低コスト化に反していた。
【００３５】
本実施形態では、複数の傾斜面は、２つの傾斜面３ａ、３ｂとし、複数の受光部は、２つの受光部５ｃ、５ｄとしているが、これに限定されるものではない。複数の傾斜面及び複数の受光部は、各々、２つ以上であることも可能である。また、本実施形態では、複数の傾斜面の傾斜角度を同じに設けているが、異なるように設けることも可能である。
【００３６】
また、本実施形態では、傾斜面３ａ、３ｂの数と受光部５ｃ、５ｄの数とを同じにしているが、複数の受光部の全てが受光するために、複数の傾斜面の数は、複数の受光部の数以上であることが必要である。
【００３７】
本実施形態では、第１の機能面２ａを非球面レンズからなる構成としているが、これに限定されるものではない。第１の機能面２ａが、球面レンズからなる構成であることも可能である。
【００３８】
図４に、第１の実施形態における光の進行角度と傾斜面の傾斜角度の関係を計算するための説明図を示す。図５に、第１の実施形態における光の進行角度と傾斜面の傾斜角度との関係を示す。
【００３９】
図４に示すように、傾斜面３ａは、光学素子１の光軸６（Ｘ方向）に直交する面から傾斜角度φをなし傾いているとする。また、第１の機能面２ａにより集光される光４ｂは、光軸６に平行な軸６ａに対して角度ηをなして傾斜面３ａに入射するとする。また、傾斜面３ａにより分岐される光４ｄは、光軸６に平行な軸６ａに対して進行角度θをなして分岐されるものとする。
【００４０】
そして、光学素子１は空気中に設置されているとし、光学素子１はガラス素材からなり、屈折率を１．４５とする。また、空気の屈折率を１．００とすると、周知のスネルの法則より（１）式が成立する。
【００４１】
１．４５×ｓｉｎ（η＋φ）＝１．００×ｓｉｎ（θ＋φ）        （１）
（１）式から、進行角度θに対して求めると、（２）式が成立する。
【００４２】
θ＝ａｒｃｓｉｎ（１．４５×ｓｉｎ（η＋φ））−φ        （２）
ただし、ｓｉｎの逆関数をａｒｃｓｉｎと記述している。
【００４３】
図５に、軸６ａに対して集光される光４ｂがなす角度ηをパラーメータにして、（２）式を用いて計算した進行角度θと傾斜角度φとの関係を示す。図５を見ると、傾斜角度φが大きくなるに従い、進行角度θが大きくなることが分かる。すなわち、傾斜角度φが大きい傾斜面は、大きい進行角度θで光を分岐する。
【００４４】
また、図５を見ると、第１の機能面２ａにより集光される光４ｂの角度ηが大きくなるに従い、進行角度θが大きくなることが分かる。すなわち、第１の機能面２ａの焦点距離を短くすると、進行角度θを大きくすることができる。
【００４５】
このように、本実施形態による光学素子１によれば、入射面２に形成される第１の機能面２ａの焦点距離や、出射面３に形成される傾斜面３ａ、３ｂの傾斜角φを適切に設定することで、光学素子１の入射面２に入射する光を、任意の位置に配置される２つの受光部５ｃ、５ｄに集光させることができる。また、第１の機能面２ａの焦点距離と傾斜面３ａ、３ｂの傾斜角φという２つの設定値を選ぶことができるので、本実施形態によると、その設計自由度が大きい。
【００４６】
図４を見てわかるように、図４は、２つの傾斜面３ａ、３ｂが互いに接することで光の進行方向に突出する凸部３ｃが形成されている場合に当たる。そして、図４に示す傾斜面３ａに対する計算結果が図５に示されている。図５に示されるように、角度ηが０〜３０度の範囲で、進行角度θを０〜７０度にすることができる。進行角度θが０〜７０度の範囲は、光学素子１の出射面３の前方の半分（傾斜面３ａよりＹ１方向）をほぼ網羅することができる。それ故に、図３に示すように、傾斜面３ａと、逆方向に傾斜する傾斜面３ｂとの組み合わせによって、即ち光の進行方向に突出する凸部３ｃが形成されてなることで、分岐された光４ｃ、４ｄを、光学素子１の出射面３の前方に出射させ、光軸６の近傍に配置される受光部５ｃ、５ｄに集光させることができる。
【００４７】
光学素子１の製造方法を、図６を用いて説明する。図６（ａ）に示す工程で、プレス装置４０を準備する。プレス装置４０は、胴型４３、第１の機能面の形状を有する上金型４１、２つの傾斜面の形状を有する下金型４２、およびヒータ４４を有して構成されている。
【００４８】
次に、図６（ｂ）に示す工程で、開口部からレンズ素材４５を挿入し下金型４２上に置く。そして、ヒータ４４によってレンズ素材４５を軟化点以上に加熱する。本実施形態では、レンズ素材４５はガラス素材であるが、ガラス素材に限定されるものではなく、樹脂素材等も可能である。
【００４９】
次に、図６（ｃ）に示す工程で、上金型４１及び下金型４２によって上下からレンズ素材４５をプレスする。その結果、上金型４１及び下金型４２の金型形状がレンズ素材４５に転写されることで、光学素子１が形成される。
【００５０】
次に、図６（ｄ）に示す工程で、ヒータ４４の電源が切られ所定の温度まで冷却される。そして、上金型４１及び下金型４２が胴型４３から引き抜かれ、光学素子１が上金型４１及び下金型４２から離型されることで、光学素子１が製造される。
【００５１】
このように、本実施形態である光学素子１は、単一の材料であるレンズ素材４５を上金型４１及び下金型４２によりプレス成形することにより、一体的に製作される。また、上金型４１及び下金型４２は高精度に加工されているので、第１の機能面２ａ及び２つの傾斜面３ａ、３ｂを備える光学素子１は高精度に製作することができる。
【００５２】
ところが、従来技術では、ビームスプリッタと２つの集光レンズとの光学的な調整が必要であり、この調整を要因とする誤差が生じる。これに加えて、ビームスプリッタ及び２つの集光レンズの加工を要因とする３つの加工誤差が生じる。本実施形態での光学素子１は、ビームスプリッタの機能と２つの集光レンズの機能とが一体的に高精度に製作されている。そのため、本実施形態においては、調整を要因とする誤差がない。また、加工誤差も光学素子１の加工に起因する１つのみであり、高精度に製作される光学素子１の加工誤差は小さい。そのため、この加工誤差に起因する調整誤差も非常に小さい。よって、従来技術に比べて、本発明の前記光学素子は安定的に高性能である。
【００５３】
本実施形態によれば、１つのビームスプリッタの機能と２つの集光レンズの機能とを備えている光学素子１を、プレス成形で製作できる。よって、ビームスプリッタと２つの集光レンズを製作する必要がある従来技術に比べて、低コストである。
【００５４】
本実施形態の光学素子１を用いて、図７に示すように、光モジュール２０を構成することができる。光モジュール２０は、レーザダイオード２１と、コリメートレンズ２２と、光学素子１と、受光部２３と、を有して構成される。そして、受光部２３は、フォトダイオードアレイまたは多芯光モジュールとして構成される。また、レーザダイオード２１が、光ファイバであることも可能である。
【００５５】
フォトダイオードアレイは、複数のフォトダイオードが配列されるものであり、たとえば半導体プロセス技術によりシリコン基板に複数のフォトダイオードを配列して形成することができる。また、多芯光ファイバは、同一のクラッド内に複数のコアを有するものである。多芯光ファイバについては、詳細を後述する。
【００５６】
図７に示すように、レーザダイオード２１から出射された拡散光２４ａは、コリメートレンズ２２によって平行光２４ｂにされる。そして、光学素子１によって、平行光２４ｂは２つの分岐された光２４ｃ、２４ｄに分岐されると共に、各分岐された光２４ｃ、２４ｄは受光部２３に集光される。
【００５７】
このように、本実施形態の光モジュール２０では、単一の光学素子１によって、レーザダイオード２１から出射された拡散光２４ａを、受光部２３に集光させることができる。ところが、従来技術においては、ビームスプリッタと、ビームスプリッタと受光部２３との間に設けられる２つの集光レンズが必要であった。よって、本実施形態によれば、部品数を減らすことができるので、光モジュール２０の低コスト化と小型化が可能である。
【００５８】
また、２つの受光部品から構成される受光部を、単一のフォトダイオードアレイまたは単一の多芯ファイバとすることで、光モジュール２０の部品数を少なくでき、光モジュール２０の組立て調整が簡便になる。
【００５９】
図８に、第１の実施形態の第１の変形例である２つの入射光を２つの受光部に集光する場合の説明図を示す。本変形例では、図８に示すように、２つの平行光４ａ、４ａが、並列に進行して、入射面２に入射する。そして、各平行光４ａ、４ａは、入射面２に形成される第１の機能面２ａにより集光され、この集光される光４ｂ、４ｂは、集光されながら出射面３を通過する。
【００６０】
そして、この集光される光４ｂ、４ｂは、出射面３を通過する際に２つの傾斜面３ａ、３ｂによって、それぞれの進行方向が各受光部５ｃ、５ｄに向けられる。そして、各集光される光４ｂ、４ｂは、受光部５ｃ、５ｄのいずれか一方ずつに集光される。
【００６１】
このように、本変形例においては、単一の光学素子１によって、入射面２に入射する２つの平行光４ａ、４ａを、対応する各受光部５ｃ、５ｄに集光することが可能である。
【００６２】
図８に示すように、光軸６に直交する面から傾斜する入射面２の傾斜角度は、光軸６から遠くなるに従い大きくなっている。そのため、スネルの法則により、入射面２の光軸６から遠い箇所に入射する光ほど、光の進行する方向が光軸６となす角度η（図４に示す角度η）が大きくなることは周知の事実である。
【００６３】
本変形例においては、２つの入射光を用いているので、各入射光の入射面２に対する入射する位置を変えることで、各平行光４ａ、４ａの、各進行する方向と光軸６となす角度ηを変えることができる。よって、各平行光４ａ、４ａの入射面２に対する入射する位置を調整することで、集光される光４ｂ、４ｂの進行角度θ（図４に示すθ）を調整し、平行光４ａ、４ａを、より精度よく受光部５ｃ、５ｄに集光することが可能になる。
【００６４】
本変形例の場合において、図９に示すように、光学素子１を用いて光モジュール３０を構成することができる。光モジュール３０は、レーザダイオード３１と、コリメートレンズ３２と、ビームスプリッタ３５と、光学素子１と、及び受光部３３と、を有して構成される。そして、受光部３３は、フォトダイオードアレイまたは多芯光モジュールとして構成される。
【００６５】
図９に示すように、レーザダイオード３１から出射された拡散光３４ａは、コリメートレンズ３２によって平行光３４ｂにされる。平行光３４ｂは、ビームスプリッタ３５によって、２つの平行光３４ｅ、３４ｆに分離される。そして、２つの平行光３４ｅ、３４ｆは、光学素子１によって、その進行方向を各受光部３３ｅ、３３ｆの方向に向けられ、受光部３３に集光される。
【００６６】
このように、本変形例の光モジュール３０では、単一の光学素子１によって、２つの平行光３４ｅ、３４ｆを、受光部３３に集光させることができる。ところが、従来技術においては、ビームスプリッタと、ビームスプリッタと受光部３３との間に設けられる２つの集光レンズが必要であった。よって、本実施形態によれば、部品数を減らすことができるので、光モジュール３０の低コスト化と小型化が可能である。
【００６７】
また、２つの受光部品から構成される受光部３３を、単一のフォトダイオードアレイまたは単一の多芯ファイバとすることで、光モジュール３０の部品数を少なくでき、光モジュール３０の組立て調整が簡便になる。
【００６８】
図１０に、第１の実施形態の第２の変形例である光学素子の斜視略図を示す。図１０に示すように、本変形例の光学素子１ａは、その入射面２に光を集光する機能をもった第１の機能面２ａが形成されている。光学素子１ａの出射面３に光を集光する機能をもった２つの第２の機能面３ｄ、３ｅが、所定の傾斜角度をもって形成されている。２つの第２の機能面３ｄ、３ｅは、１つの非球面レンズを、その曲線に沿って仮線を引き、その仮線に沿って折り曲げたような形状である。その結果、突出する凸部３ｆが、前記曲線に沿って光の進行（Ｘ２）方向に突出するように形成されている。
【００６９】
本変形例では、２つの第２の機能面３ｄ、３ｅを非球面レンズからなるとしたが、これに限定されるものではない。２つの第２の機能面３ｄ、３ｅが球面レンズであることも可能である。また、２つの第２の機能面３ｄ、３ｅが回折格子面であることも可能である。
【００７０】
本変形例では、光学素子１ａの出射面３に光を集光する機能をもった２つの第２の機能面３ｄ、３ｅが形成されている。そのため、第１の機能面２ａによって集光される光が、更に第２の機能面３ｄ、３ｅによっても集光される。よって、第２の機能面３ｄ、３ｅから各受光部への光路が短縮されるので、本変形例の光学素子１ａは小型化に優れる。
【００７１】
＜第２の実施形態＞
図１１に、第２の実施形態における光学素子の斜視略図を示す。図１２に、第２の実施形態における光学素子が入射光を４つの受光部に集光する場合の説明図を示す。
【００７２】
本実施形態では、図１１に示すように、光学素子１ｂの入射面２に光を集光する機能をもった第１の機能面２ａが形成されている。また、光学素子１ｂの出射面３に、所定の傾斜角度をもった４つの傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊが、左右（Ｙ）方向に配置されて形成されている。そして、４つの傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊが互いに接することで、入射面２から出射面３に向かう（Ｘ２）方向、すなわち光の進行方向に突出する凸部３ｍ、３ｎ、３ｏが形成されている。
【００７３】
そして、図１１に示すように、４つの傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊの所定の傾斜角度は、たとえば光軸６に直交する面から傾斜する角度（図４に示す角度φ）は、各傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊの位置が光軸６から遠くなるに従い、大きくなるように形成されている。
【００７４】
このように、各傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊの傾斜角度を形成することで、光軸６から遠い傾斜面ほど、各分岐された光４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆの進行角度θ（図４に示す角度θ）を大きくすることができる。その結果、図１２に示すように、左右（Ｙ）方向に配置される各受光部５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆに、各分岐された光４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆを集光されることができる。
【００７５】
本実施形態においては、４つの受光部５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆは、４つのフォトダイオードからなる構成としたが、これに限定されるものではない。４つの受光部５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆが、図１３に示す多芯光ファイバ１０であることも可能である。
【００７６】
多芯光ファイバ１０は、図１３に示すように、４つのコア１２が直線状に配置されている。この多芯光ファイバ１０は、ガラス素材や樹脂素材からなり、直線状に配置される４つのコア１２と、その周辺部を構成するクラッド１３とから形成されている。そして、コア１２の屈折率がクラッド１３の屈折率よりも大きく設けられることで、光がコア１２内に閉じ込められて伝送するために、低損失な光の伝送を可能にしている。
【００７７】
本実施形態においては、４つの傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊが、図１２に示すように、光軸６に対して直交する方向に配置されている。そのため、分岐された光４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆを、光軸６に対して直交する方向に配置される４つの受光部５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆに集光することができる。よって、同一基板上に４つの受光部、即ち４つのフォトダイオードや４つの光ファイバを配置できることや、同一基板上に複数のフォトダイオードが形成されるフォトダイオードアレイにも対応し易く、利便性が良い。
【００７８】
本実施形態においては、光学素子１ａの出射面３に、所定の傾斜角度をもった４つの傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊを形成したが、これに限定されるものではない。４つ以上の傾斜面を形成することも可能である。
【００７９】
＜第３の実施形態＞
図１４に、第３の実施形態における光学素子の斜視略図を示す。図１５に、第３の実施形態における受光部の説明図を示す。
【００８０】
図１４に示すように、本実施形態の光学素子１ｃにおいては、各傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊが互いに接することで、入射面２から出射面３に向かう（Ｘ２）方向、すなわち光の進行方向に突出する凸部３ｍ、３ｎ、３ｏ、３ｐが形成され、その中心に最も突出する頂点３ｑを形成している。よって、本実施形態においては、４つの傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊは、頂点３ｑに対して点対称に配置されている。
【００８１】
そして、本実施形態においては、図１４に示すように、光軸６が頂点３ｑを通るように光軸調整がなされている。よって、本実施形態の光学素子１ｃにおいては、光軸６を中心にして同心状に所定の傾斜角度をもった４つの傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊが配置されている。そして、各傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊの所定の傾斜角度は、たとえば光軸６に直交する面から傾斜する角度（図４に示す角度φ）は、全て同じ角度で形成されている。
【００８２】
各傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊが光軸６に対して所定の傾斜角度をもって形成されていることで、４つの分岐された光は、各傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊと光軸６に対して対称的に位置する各受光部に集光される。そして、各傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊが、光軸６を中心にして同心状に形成されていることで、４つの受光部は光軸６を中心にして同心状に配置される。
【００８３】
このように、本実施形態によれば、４つの受光部を、光軸６を中心にして同心状に、且つ光学素子１ｃの前方（Ｘ２方向）に、まとめて配置することが可能である。よって、本実施形態の光学素子１ｃは小型化に優れる。また、受光部の設計や製作が容易である。
【００８４】
そして、本実施形態における４つの受光部は、図１５に示すように、４つのコア１２が同心状に配置される多芯光ファイバ１１で構成することができる。この多芯光ファイバ１１は、ガラス素材や樹脂素材からなり、中心部に同心状に配置される４つのコア１２と、その周辺部を構成するクラッド１３とから形成されている。
【００８５】
本実施形態においては、光軸６を中心にして同心状に同じ傾斜角度をもった４つの傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊが配置されている。そのため、４つの傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊは、光軸６からの距離に対して互いに同様に配置され、且つ傾斜する角度も同じである。
【００８６】
そのため、４つの傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊを通過し、各受光部に向けて曲げられた各光は、光学的な特性、すなわち位相、強度、および収差等がほぼ同等で、各受光部に受光される。そのため、各受光部は仕様が同じものを使用でき、且つ光学的な調整も同様でよい。よって、本実施形態の光学素子１ｃを用いれば、光モジュール等を簡便に組み立ることが可能になる。
【００８７】
本実施形態においては、光学素子１ｃの出射面３に、所定の傾斜角度をもった４つの傾斜面３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊを形成したが、これに限定されるものではない。４つ以上の傾斜面を形成することも可能である。
【００８８】
本実施形態においては、４つの受光部を多芯光ファイバ１１でとしたが、これに限定されるものではない。同心状に配置される４つのフォトダイオードであることも可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１  光学素子
２  入射面
２ａ  第１の機能面
３  出射面
３ａ、３ｂ、３ｄ、３ｅ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ  傾斜面
３ｃ、３ｆ、３ｍ、３ｎ、３ｏ、３ｐ、３ｑ  突出する凸部
４  光
４ａ  平行光
４ｂ  集光される光
４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ  分岐された光
５、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、２３、３３  受光部
２０、３０  光モジュール
２１、３１  レーザダイオード
２２、３２  コリメートレンズ
４０  プレス装置
４１  上金型
４２  下金型
４３  胴型
４４  ヒータ
４５  レンズ素材
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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