光学装置
【課題】非球面レンズを使用せず、低コストで良好な結合効率を得ることができる光学装置を提供することを目的としている。
【解決手段】本発明の光学装置１は、光源３０と、光源３０から出射された光束を集光するボールレンズ１０と、ボールレンズ１０の球面収差を補正する光学面２０ａが設けられた平板状の光学素子２０と、を有することを特徴とする。
【解決手段】本発明の光学装置１は、光源３０と、光源３０から出射された光束を集光するボールレンズ１０と、ボールレンズ１０の球面収差を補正する光学面２０ａが設けられた平板状の光学素子２０と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストで良好な結合効率を得ることができる光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを伝送媒体、半導体レーザを光源として、光通信は広く普及している。光通信において、通信端末からの電気信号は光信号に変換されて送信され、伝送媒体を経て受信された光信号が電気信号に復元される。送信用や中継用の入出力部もしくは受信用の入出力部等は光モジュールとして一体化された光学装置が用いられている。
【０００３】
このような光学装置では、光源の半導体レーザと光ファイバを取り付ける受光部との間にコリメートレンズや集光レンズなどの光学素子を用い、高い結合効率で半導体レーザからのビームを光ファイバに結合させる。このような光学装置に適用する目的で、たとえば特許文献１に鏡筒付きレンズの製造方法が開示されている。特許文献１では、集光レンズとして最適な形状にレンズ素材をプレス成形するとともに、光学素子での反射損失を低減するための光学機能膜を設ける製造方法が記載されている。
【０００４】
一般的に、半導体レーザの発光部の大きさは数μｍ程度、伝送媒体である光ファイバのコア径は１０μｍ程度である。したがって、良好な結合効率を得るためには、光学装置の組み立てにおいて、発光部、光ファイバを取り付ける受光部、および必要な光学素子を、正確に位置合わせする必要がある。そこで、光学装置の組み立てを容易にするため、特許文献２のように、コリメートレンズと集光レンズとして球レンズ（ボールレンズ）を基板上に配置した光モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２５８０８４号公報
【特許文献２】特開２００２−３４１１８９号公報
【特許文献３】特表２００６−５２５８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光源からの発散角が大きいと、ボールレンズの球面収差により集光点のスポット径が大きくなって、光ファイバへの結合効率が低下してしまう。そのため、発散角の大きい光源を用いた光学装置では、コリメートレンズや集光レンズとして、光学面が光軸に回転対称の非球面レンズを用いて球面収差を補正する必要があった。
【０００７】
非球面レンズの製作には、ガラス母材を加熱軟化させ、金型を用いプレス成形して、レンズ表面を非球面形状にする工程が必要である。このため、複雑な非球面形状に金型の転写面を精密加工する必要があり、製作コストが高いという問題があった。
【０００８】
そこで、特許文献３では、球面レンズ（ボールレンズ）に非球面レンズ用のポリマー樹脂を一体化させた非球面ハイブリッドレンズの製造方法が開示された。しかし、非球面レンズ用にポリマー樹脂を用いた場合は高温、高湿の環境下で、変形、吸湿による焦点ズレが発生するという問題がある。このため、非球面ハイブリッドレンズであっても、高精度な収差・焦点位置などの光学性能と安定性が必要とされる場合は、光学ガラスをプレス成形する必要があるため、製作コストが高いことに変わりなかった。
【０００９】
したがって球面収差を補正して良好な結合効率が得られるように、光学ガラスの非球面レンズを使用しなければならず、高温、高湿の環境下でも長期間に亘って高精度で安定な光学装置は高価であった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、特に、低コストで良好な結合効率を得ることができる光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光学装置は、光源と、前記光源から出射された光束を集光するボールレンズと、前記ボールレンズの球面収差を補正する光学面が設けられた平板状の光学素子と、を有する、ことを特徴とする。
【００１２】
これにより、ボールレンズと球面収差を補正する光学面が設けられた平板状の光学素子とを用いて、球面収差が補正された光学装置を低コストで実現できる。球面収差が補正されているので、光ファイバ等への結合効率を良好にすることができる。
【００１３】
したがって、低コストで良好な結合効率を得ることができる。
【００１４】
さらに、前記光学素子は回折格子面が設けられた回折型の光学素子であることが好ましい。平板の一方の面に回折格子面を形成することにより、低コストで高精度の球面収差補正が可能になり、また、ポリマー樹脂を用いていないため、高温、高湿の環境下でも安定した光学装置とすることができる。
【００１５】
前記光学素子と前記ボールレンズとは空隙を介して対向していることが好適である。こうすれば、光学装置の組み立てにおける位置調整が可能であり、量産性に優れている。
【００１６】
また、前記ボールレンズと前記光学素子とを保持する鏡筒を備え、前記ボールレンズは前記鏡筒内に固定され、前記光学素子は前記鏡筒に気密に固定されていることが好ましい。こうすれば、鏡筒付きレンズを用いて気密封止構造の光学装置とすることができるので、長期間に亘って半導体レーザの劣化を防止できる。
【００１７】
本発明の光学装置は、光源と、前記光源から出射された光束を平行光にする第１のボールレンズと、前記第１のボールレンズの球面収差を補正する平板状の第１の光学素子と、前記第１の光学素子を透過した前記平行光を集光する第２のボールレンズと、前記第１の光学素子と前記第２のボールレンズとの間に配置されて前記第２のボールレンズの球面収差を補正する平板状の第２の光学素子と、を有することを特徴とする。
【００１８】
これにより、ボールレンズと球面収差を補正する平板状の光学素子とを用いて、球面収差が補正された光学装置を低コストで実現できる。また、球面収差が補正されているので、光ファイバ等への結合効率を良好にすることができる。さらに、第１のボールレンズを透過した光束が平行光であるので、ビームスプリッタや光アイソレータの光学装置への挿入を容易にできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光学装置によれば、ボールレンズと球面収差を補正する光学面が設けられた平板状の光学素子とを用いて球面収差を補正しているので、低コストで良好な結合効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態の光学装置を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態の光学装置における平板状の光学素子の模式断面図である。
【図３】ボールレンズの球面収差を説明する断面図であり、（ａ）は球面収差を補正していない焦点位置、（ｂ）は球面収差を補正した焦点位置、を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態の光学装置における平板型の光学素子の変形例を示す模式断面図である。
【図５】第２の実施形態の光学装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について図面に沿って説明する。なお、説明が分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。図１は、第１の実施形態の光学装置１を示す断面図、図２は光学装置１における平板状の光学素子２０の模式断面図である。これらの図に示すように、本実施形態における光学装置１は、ボールレンズ１０と、平板状の光学素子２０と、を含み構成されている。ここで、本明細書における「平板状」とは、たとえば平板面から加工された光学面を有している形状であり、全体として「ほぼ平板に近い形状」を保持している状態である。
【００２２】
ボールレンズ１０は光学ガラスを球状に加工したレンズである。平板状の光学素子２０は図２に示すような回折格子面２０ａを有する光学ガラス板である。また、光源３０は光通信用の光信号を発信する半導体レーザである。図１に示すように、本実施形態ではステンレス鋼を加工した鏡筒４０にボールレンズ１０と平板状の光学素子２０とが固定され、光源３０を保持する基板（図示しない）と鏡筒４０に形成されている鍔部４０ａとが溶接接合されて光学装置１を構成している。光学装置１には図示しない光ファイバの端面が接続され、光ファイバの端面に相当する受光部６０に向かって光源３０からのビームが集光している。
【００２３】
ボールレンズ１０はどの方向も等価であるため、光軸にレンズの中心が一致するようにすれば、角度ずれ等の心配が無い。また、レンズとしては比較的安価である。このため、受光面積が大きいフォトダイオード等の受光素子側の集光レンズとして使用されている。また、コリメート光を光ファイバに結合する集光レンズとして使用されることも多い。しかしながら、ボールレンズ１０は球面であるため、球面収差を無視することができない。
【００２４】
図２に平板状の光学素子２０の断面を模式図で示す。ボールレンズ１０と対向した面に、光軸に回転対称の回折溝が加工されて、この面がボールレンズ１０の球面収差を補正する回折格子面２０ａになっている。光学素子２０の他方の面は平板加工面２０ｂである。回折格子面２０ａはＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）で使用されている微細加工技術によって量産することができるので、ガラスレンズをプレス成形する場合に比べて低コスト化が可能である。また、光学ガラス平板を用いて、その一方の面に回折格子面２０ａを形成することにより、低コストで、かつ、高精度の球面収差補正が可能になるので、高温、高湿の環境下でも安定な光学特性を得ることができる。
【００２５】
回折格子面２０ａは、同心円状の格子周期構造で、周辺ほど格子周期（格子ピッチ）が小さくなっている。また、格子形状は位相関数に沿った格子ピッチの鋸歯形状になっている。格子部の厚みは数μｍ、格子ピッチは数百μｍから数μｍの幅で徐々に変わっている。回折格子では、格子ピッチが小さい方が、回折する量（回折角）が大きく、格子ピッチを変えることによって光の進行方向をコントロールすることができる。したがって、位相関数から計算した格子ピッチで同心円状の格子周期構造を形成することによって、非球面レンズと同じ効果が得られ、球面収差の補正が可能となる。
【００２６】
図３はボールレンズの球面収差を説明する断面図であり、（ａ）は球面収差を補正していない焦点位置、（ｂ）は球面収差を補正した焦点位置、を示す模式図である。図３（ａ）はボールレンズ１０の球面収差によって焦点位置が一致していない状態を表している。点光源から拡散したビームをボールレンズ１０で集光する場合、相対的に光軸から離れた位置を通過した光は相対的に短い焦点位置（Ｐ１）に集光し、相対的に光軸に近い位置を通過した光は相対的に遠い焦点位置（Ｐ２）に集光して、焦点位置が分布する球面収差を生じる。
【００２７】
このため、集光点に光ファイバの端面を位置させる場合に、Ｐ１やＰ２のどの位置であってもスポット径が拡がってしまう。光ファイバのコア径は１０μｍ程度であるので、スポット径が拡がってしまうと、結合効率が低下してしまう問題があった。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、ボールレンズ１０と対向して、ボールレンズ１０の球面収差を補正する回折格子面２０ａが設けられた平板状の光学素子２０を配置すれば、相対的に光軸から離れた位置を通過した光はより遠くに焦点位置（Ｐ１’）が移動し、相対的に光軸に近い位置を通過した光の焦点位置（Ｐ２’）とほぼ一致するように球面収差を補正することができる。
【００２９】
このように、ボールレンズ１０を出射したビームに対して、回折格子面２０ａを形成した回折型の光学素子２０が球面収差を補正するので、光学素子２０を出射したビームは球面収差をほとんどもたずに集光される。したがって、低コストのボールレンズ１０と回折格子面２０ａが設けられた光学素子２０とを用いて、球面収差が補正された光学装置にすることができる。こうすれば、スポット径は拡がらないので、光ファイバへの結合効率を良好にすることができる。
【００３０】
したがって、低コストで良好な結合効率を得ることができる。
【００３１】
光源３０からのビームの発散角が大きいとボールレンズ１０に入射するビームの拡がりが大きくなるので、球面収差の影響が大きくなる。本実施形態は、回折格子面２０ａが設けられた光学素子２０を用いて収差補正することによって球面収差が補正された光学装置にすることができるので、発散角の大きい光源３０に対して効果的である。
【００３２】
本実施形態に用いた回折型の光学素子２０は以下のように製造することができる。
【００３３】
素材となる光学ガラス平板として、Ｓｃｈｏｔｔ社製の商品名Ｄ２６３Ｔの厚さ０．５ｍｍのガラス平板を用い、微細加工技術が可能な大きさ、たとえば直径１５０ｍｍとした。この光学ガラス平板の一方の面に感光性レジストを用いたフォトリソグラフィ法によって所定のパターンのレジストマスクを作成した。次に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によってエッチング加工して回折溝を形成した。必要に応じてフォトリソグラフィ法とエッチング加工を繰り返して回折格子面２０ａを形成してから、保護膜を塗布して光学装置１に適用する大きさ（たとえば２ｍｍ角）に切り出した後、保護膜を除去洗浄して、平板状の光学素子２０を得た。この方法は光学素子を１個ずつ加工する場合に比べて量産性に優れているため、低コスト化が可能である。また、光学ガラス平板を用いているので、高精度の球面収差補正が可能である。
【００３４】
また、光学装置１は以下のようにして製造した。
【００３５】
ステンレス鋼を加工した鏡筒４０にボールレンズ１０を低融点ガラスによる封着によって取り付け、真空蒸着装置を用いて、ボールレンズ１０の両面に反射防止膜を蒸着した。つぎに、ボールレンズ１０と回折格子面２０ａが所定の空隙を介して対向するように、鏡筒４０に光学素子２０を低融点ガラスによる封着によって気密に取り付けて固定した。なお、光学素子２０は必要に応じて、あらかじめ反射防止膜を形成しておくことが好ましい。また、低融点ガラスによる封着の替わりに、ＵＶ樹脂等による接着を用いることができる。
【００３６】
最後に、光源３０を取り付けた基板を、鏡筒４０の鍔部４０ａと溶接によって接合して光学装置１を構成した。
【００３７】
光源３０の発光波長が１３１０ｎｍの光モジュールとして、光ファイバへの結合効率を調べた。ボールレンズ１０にはＳｃｈｏｔｔ社製の商品名ＬＡＳＦＮ９の直径１．８ｍｍのものを用いた。この波長での屈折率は１．８１７４であった。また、光学素子２０にはＳｃｈｏｔｔ社製の商品名Ｄ２６３Ｔの厚さ０．５ｍｍのガラス平板を用い、片面に回折格子面２０ａを形成した。光源３０の発光点とボールレンズ１０の空隙を０．５ｍｍになるように配置し、ボールレンズ１０と光学素子２０との空隙は０．２ｍｍとした。このときに最適な球面収差補正となるように、回折格子面２０ａの格子部の厚み（上面から加工最深面までの深さ）は２．５７μｍ、格子ピッチ（光軸から最初の最深面、または最深面から次の最深面）は光軸から径方向に順に、２４９μｍ、３１．８μｍ、２１．４μｍ、１４．５μｍ、１０．４μｍ、７．９μｍの幅に形成された。この実施例での回折溝は、図２に示すように、１周期毎に８段の階段状である。このとき、光学素子２０と光ファイバの空隙は２．２０７ｍｍに位置調整した。光源３０の半導体レーザのＮＡが０．２２、光ファイバのＮＡが０．０９のものを取り付けた場合に、結合効率は９７．２３％が得られた。一方、比較のため、光学素子２０を挿入しない場合の結合効率は最大でも６６．４４％であり、球面収差の補正によって結合効率を大きく向上できることが確認された。
【００３８】
同様に、ボールレンズ１０に（株）住田光学ガラス製の商品名Ｋ−ＰＳＦＮ２０２の直径２．０ｍｍのもので実施した。この場合の屈折率は１．９６５４であった。光源３０の発光点とボールレンズ１０の空隙を０．４２１６ｍｍになるように配置し、ボールレンズ１０と光学素子２０との空隙は０．２ｍｍとした。このときに最適な球面収差補正となるように、回折格子面２０ａの格子部の厚みは２．５７μｍ、格子ピッチは光軸から径方向に順に、２４５μｍ、４２．７μｍ、２４．７μｍ、１７．２μｍ、１３．１μｍの幅に形成された。回折溝は１周期毎に８段の階段状である。このとき、光学素子２０と光ファイバの空隙は２．１８６ｍｍに位置調整した。光源３０の半導体レーザのＮＡが０．２２、光ファイバのＮＡが０．０９のものを取り付けた場合に、結合効率は９８．３５％が得られた。これに対し、光学素子２０を挿入しない場合の結合効率は最大でも７３．１５％であった。
【００３９】
なお、光通信に適用する場合の結合効率を評価するために光ファイバを用いたが、本実施形態は光ファイバに限定されるものではない。
【００４０】
本実施形態では、平板状の光学素子２０とボールレンズ１０とは空隙を介して対向している。こうすれば、光学装置１の組み立てにおける位置調整が可能であり、ボールレンズ径の寸法ばらつきに対して微調整できるので、量産性に優れている。
【００４１】
また、光源３０を取り付けた基板を、鏡筒４０の鍔部４０ａと溶接によって接合しているので、光源３０を気密封止構造とすることができる。実用的には、溶接接合する際にアルゴンガス等の不活性ガスを封入する。こうすれば、長期間に亘って酸化による劣化を防止できる。
【００４２】
なお、ボールレンズ１０と対向して、球面収差を補正する回折格子面２０ａが配置されていることが好ましい。こうすれば、空気以外の媒体が介在せず、ボールレンズ１０の収差補正に適した回折格子面２０ａの光学設計が容易である。また、光学素子２０の他方の面は平板加工面であることが好ましい。光学的な平板のままでよいので、低コストであり、製造工程での量産性も優れている。また、鏡筒４０に取り付ける際の光軸合わせには、光学素子２０の側面を基準面とする方法や、光学素子２０にアライメントマークを設けておく方法を採用することができる。
【００４３】
図４は光学素子２０の変形例である。図２に示す回折格子面２０ａは回折型（位相型）であったが、図４に示す光学素子２０は屈折型のレンズ面２０ｃが設けられている。球面収差を補正する光学面としての屈折型のレンズ面２０ｃはフレネルレンズと同様な同心円状の幾何学形状である。図２に示す階段状の回折溝に比べて、図４に示すレンズ面２０ｃをフォトリソグラフィ法とエッチング加工によって形成することは難しいが、平板状の光学素子２０としての球面収差補正は同等である。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
図５は第２の実施形態の光学装置２を示す断面図である。本実施形態においては、光源３１の側に配置されたボールレンズ１１に加えて、光ファイバ７１側に配置されたボールレンズ１２及びフォトダイオード等の受光素子５０の側に配置されたボールレンズ１５を有している。また、ボールレンズ１１の球面収差を補正する平板状の第１の光学素子２１及びボールレンズ１２の球面収差を補正する平板状の第２の光学素子２２を有して、光学装置２が構成されている。
【００４５】
ここで、ボールレンズ１１はコリメートレンズとして配置されている。光源３１から出射された光束はボールレンズ１１に入射し、平行光となって光学素子２１に向かって出射される。光学素子２１はボールレンズ１１と対向する面に回折格子面２１ａが形成されていて、ボールレンズ１１の球面収差を補正している。
【００４６】
一方、光ファイバ７１側に配置されたボールレンズ１２は光学素子２２を透過した平行光を光ファイバ７１の端面に集光している。このとき、ボールレンズ１２の球面収差を光学素子２２に設けた回折格子面２２ａが補正している。これにより、光ファイバ７１の端面に集光した光束のスポット径が球面収差によって拡がることを抑制できるので、結合効率を良好にすることができる。
【００４７】
また、光学装置２は光ファイバ７１から出射される光束を受光素子５０に結合させることができる。光ファイバ７１から出射される光束の波長と光源３１の波長とを異なる組み合せにすることで、送信と受信を１本の光ファイバ７１と１個の光学装置２でおこなう１芯双方向光モジュールにできる。
【００４８】
本実施形態において、平板状の第１の光学素子２１と第２の光学素子２２との間で平行光が得られる。アイソレータ５１とビームスプリッタ５２が挿入され、光ファイバ７１から出射された光束がボールレンズ１５に入射するとともに、光源３１への戻り光を防止している。ボールレンズ１５を透過した光束は波長選択フィルタ５３を介して受光素子５０に集光する。なお、受光素子５０の受光面積は相対的に大きいので、ボールレンズ１５の球面収差によるスポット径の拡がりに影響されない。
【００４９】
ボールレンズ１１を透過した光束が平行光であるので、アイソレータ５１やビームスプリッタ５２を挿入したことによる収差の発生を抑制することができる。したがって、アイソレータ５１やビームスプリッタ５２を挿入しても、結合効率を良好にすることができる。
【００５０】
光源３１の発光波長が１３１０ｎｍの光モジュールとして、光ファイバへの結合効率を調べた。ボールレンズ１１にはＳｃｈｏｔｔ社製の商品名ＬＡＳＦＮ９の直径１．８ｍｍのものを用いた。この波長での屈折率は１．８１７４であった。また、光学素子２１にはＳｃｈｏｔｔ社製の商品名Ｄ２６３Ｔの厚さ０．５ｍｍのガラス平板を用い、片面に回折格子面２１ａを形成した。光源３１の発光点とボールレンズ１１の空隙を０．１００５ｍｍになるように配置し、ボールレンズ１１と光学素子２１との空隙は０．２ｍｍとした。このときに最適な球面収差補正となるように、回折格子面２１ａの格子部の厚みは２．５７μｍ、格子ピッチは光軸から径方向に順に、３５９μｍ、６２．５μｍ、５１．６μｍ、５０．６μｍの幅に形成された。回折溝は１周期毎に８段の階段状である。
【００５１】
光ファイバ７１側に配置されたボールレンズ１２には商品名ＬＡＳＦＮ９の直径４．５ｍｍのものを用いた。光学素子２２は光学素子２１と同様に片面に回折格子面２１ａが設けられており、ボールレンズ１２の球面収差を補正するように、格子部の厚みは２．５７μｍ、格子ピッチは光軸から径方向に順に、５３４μｍ、１５０μｍ、２６．８μｍの幅に形成された。回折溝は１周期毎に８段の階段状である。光学素子２１と光学素子２２との間隔は任意でよいが、２ｍｍとした。
【００５２】
アイソレータ５１やビームスプリッタ５２は挿入していない上記の素子配置で、光源３１の半導体レーザのＮＡが０．２２、光ファイバ７１のＮＡが０．０９を用いた場合に、最適位置での結合効率は９９．４９％が得られた。一方、比較のため、光学素子２１及び光学素子２２を挿入しない場合の結合効率は最大でも９３．８３％であった。このようにして、球面収差の補正によって結合効率を向上できることが確認された。
【００５３】
したがって、低コストのボールレンズ１１、１２と回折格子面２１ａ、２２ａが設けられた光学素子２１、２２とを用いて、球面収差が補正された光学装置にすることができる。球面収差が補正されているので、光ファイバ７１等への結合効率を良好にすることができる。さらに、ボールレンズ１１を透過した光束が平行光であるので、アイソレータ５１やビームスプリッタ５２の挿入を容易にできる。
【００５４】
本実施形態においても、集光点が光ファイバ７１の端面であることに限定されないことは言うまでもない。
【００５５】
第１の実施形態および第２の実施形態において、光学ガラス平板の一方の面に回折格子面を形成していたが、他方の面についてもレンズ作用を有する面に加工してもよい。しかしながら、それに伴うコストの増加を考慮すると、他方の面についても回折格子面を形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００５６】
１、２ 光学装置
１０、１１、１２、１５ ボールレンズ
２０、２１、２２ 光学素子
２０ａ、２１ａ、２２ａ 光学面（回折格子面）
２０ｂ 平板加工面
２０ｃ 光学面（レンズ面）
３０、３１ 光源（半導体レーザ）
４０ 鏡筒
４０ａ 鍔部
５０ 受光素子（フォトダイオード）
５１ アイソレータ
５２ ビームスプリッタ
５３ 波長選択フィルタ
６０ 受光部
７１ 光ファイバ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストで良好な結合効率を得ることができる光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを伝送媒体、半導体レーザを光源として、光通信は広く普及している。光通信において、通信端末からの電気信号は光信号に変換されて送信され、伝送媒体を経て受信された光信号が電気信号に復元される。送信用や中継用の入出力部もしくは受信用の入出力部等は光モジュールとして一体化された光学装置が用いられている。
【０００３】
このような光学装置では、光源の半導体レーザと光ファイバを取り付ける受光部との間にコリメートレンズや集光レンズなどの光学素子を用い、高い結合効率で半導体レーザからのビームを光ファイバに結合させる。このような光学装置に適用する目的で、たとえば特許文献１に鏡筒付きレンズの製造方法が開示されている。特許文献１では、集光レンズとして最適な形状にレンズ素材をプレス成形するとともに、光学素子での反射損失を低減するための光学機能膜を設ける製造方法が記載されている。
【０００４】
一般的に、半導体レーザの発光部の大きさは数μｍ程度、伝送媒体である光ファイバのコア径は１０μｍ程度である。したがって、良好な結合効率を得るためには、光学装置の組み立てにおいて、発光部、光ファイバを取り付ける受光部、および必要な光学素子を、正確に位置合わせする必要がある。そこで、光学装置の組み立てを容易にするため、特許文献２のように、コリメートレンズと集光レンズとして球レンズ（ボールレンズ）を基板上に配置した光モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２５８０８４号公報
【特許文献２】特開２００２−３４１１８９号公報
【特許文献３】特表２００６−５２５８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光源からの発散角が大きいと、ボールレンズの球面収差により集光点のスポット径が大きくなって、光ファイバへの結合効率が低下してしまう。そのため、発散角の大きい光源を用いた光学装置では、コリメートレンズや集光レンズとして、光学面が光軸に回転対称の非球面レンズを用いて球面収差を補正する必要があった。
【０００７】
非球面レンズの製作には、ガラス母材を加熱軟化させ、金型を用いプレス成形して、レンズ表面を非球面形状にする工程が必要である。このため、複雑な非球面形状に金型の転写面を精密加工する必要があり、製作コストが高いという問題があった。
【０００８】
そこで、特許文献３では、球面レンズ（ボールレンズ）に非球面レンズ用のポリマー樹脂を一体化させた非球面ハイブリッドレンズの製造方法が開示された。しかし、非球面レンズ用にポリマー樹脂を用いた場合は高温、高湿の環境下で、変形、吸湿による焦点ズレが発生するという問題がある。このため、非球面ハイブリッドレンズであっても、高精度な収差・焦点位置などの光学性能と安定性が必要とされる場合は、光学ガラスをプレス成形する必要があるため、製作コストが高いことに変わりなかった。
【０００９】
したがって球面収差を補正して良好な結合効率が得られるように、光学ガラスの非球面レンズを使用しなければならず、高温、高湿の環境下でも長期間に亘って高精度で安定な光学装置は高価であった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、特に、低コストで良好な結合効率を得ることができる光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光学装置は、光源と、前記光源から出射された光束を集光するボールレンズと、前記ボールレンズの球面収差を補正する光学面が設けられた平板状の光学素子と、を有する、ことを特徴とする。
【００１２】
これにより、ボールレンズと球面収差を補正する光学面が設けられた平板状の光学素子とを用いて、球面収差が補正された光学装置を低コストで実現できる。球面収差が補正されているので、光ファイバ等への結合効率を良好にすることができる。
【００１３】
したがって、低コストで良好な結合効率を得ることができる。
【００１４】
さらに、前記光学素子は回折格子面が設けられた回折型の光学素子であることが好ましい。平板の一方の面に回折格子面を形成することにより、低コストで高精度の球面収差補正が可能になり、また、ポリマー樹脂を用いていないため、高温、高湿の環境下でも安定した光学装置とすることができる。
【００１５】
前記光学素子と前記ボールレンズとは空隙を介して対向していることが好適である。こうすれば、光学装置の組み立てにおける位置調整が可能であり、量産性に優れている。
【００１６】
また、前記ボールレンズと前記光学素子とを保持する鏡筒を備え、前記ボールレンズは前記鏡筒内に固定され、前記光学素子は前記鏡筒に気密に固定されていることが好ましい。こうすれば、鏡筒付きレンズを用いて気密封止構造の光学装置とすることができるので、長期間に亘って半導体レーザの劣化を防止できる。
【００１７】
本発明の光学装置は、光源と、前記光源から出射された光束を平行光にする第１のボールレンズと、前記第１のボールレンズの球面収差を補正する平板状の第１の光学素子と、前記第１の光学素子を透過した前記平行光を集光する第２のボールレンズと、前記第１の光学素子と前記第２のボールレンズとの間に配置されて前記第２のボールレンズの球面収差を補正する平板状の第２の光学素子と、を有することを特徴とする。
【００１８】
これにより、ボールレンズと球面収差を補正する平板状の光学素子とを用いて、球面収差が補正された光学装置を低コストで実現できる。また、球面収差が補正されているので、光ファイバ等への結合効率を良好にすることができる。さらに、第１のボールレンズを透過した光束が平行光であるので、ビームスプリッタや光アイソレータの光学装置への挿入を容易にできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光学装置によれば、ボールレンズと球面収差を補正する光学面が設けられた平板状の光学素子とを用いて球面収差を補正しているので、低コストで良好な結合効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態の光学装置を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態の光学装置における平板状の光学素子の模式断面図である。
【図３】ボールレンズの球面収差を説明する断面図であり、（ａ）は球面収差を補正していない焦点位置、（ｂ）は球面収差を補正した焦点位置、を示す模式図である。
【図４】第１の実施形態の光学装置における平板型の光学素子の変形例を示す模式断面図である。
【図５】第２の実施形態の光学装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について図面に沿って説明する。なお、説明が分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。図１は、第１の実施形態の光学装置１を示す断面図、図２は光学装置１における平板状の光学素子２０の模式断面図である。これらの図に示すように、本実施形態における光学装置１は、ボールレンズ１０と、平板状の光学素子２０と、を含み構成されている。ここで、本明細書における「平板状」とは、たとえば平板面から加工された光学面を有している形状であり、全体として「ほぼ平板に近い形状」を保持している状態である。
【００２２】
ボールレンズ１０は光学ガラスを球状に加工したレンズである。平板状の光学素子２０は図２に示すような回折格子面２０ａを有する光学ガラス板である。また、光源３０は光通信用の光信号を発信する半導体レーザである。図１に示すように、本実施形態ではステンレス鋼を加工した鏡筒４０にボールレンズ１０と平板状の光学素子２０とが固定され、光源３０を保持する基板（図示しない）と鏡筒４０に形成されている鍔部４０ａとが溶接接合されて光学装置１を構成している。光学装置１には図示しない光ファイバの端面が接続され、光ファイバの端面に相当する受光部６０に向かって光源３０からのビームが集光している。
【００２３】
ボールレンズ１０はどの方向も等価であるため、光軸にレンズの中心が一致するようにすれば、角度ずれ等の心配が無い。また、レンズとしては比較的安価である。このため、受光面積が大きいフォトダイオード等の受光素子側の集光レンズとして使用されている。また、コリメート光を光ファイバに結合する集光レンズとして使用されることも多い。しかしながら、ボールレンズ１０は球面であるため、球面収差を無視することができない。
【００２４】
図２に平板状の光学素子２０の断面を模式図で示す。ボールレンズ１０と対向した面に、光軸に回転対称の回折溝が加工されて、この面がボールレンズ１０の球面収差を補正する回折格子面２０ａになっている。光学素子２０の他方の面は平板加工面２０ｂである。回折格子面２０ａはＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）で使用されている微細加工技術によって量産することができるので、ガラスレンズをプレス成形する場合に比べて低コスト化が可能である。また、光学ガラス平板を用いて、その一方の面に回折格子面２０ａを形成することにより、低コストで、かつ、高精度の球面収差補正が可能になるので、高温、高湿の環境下でも安定な光学特性を得ることができる。
【００２５】
回折格子面２０ａは、同心円状の格子周期構造で、周辺ほど格子周期（格子ピッチ）が小さくなっている。また、格子形状は位相関数に沿った格子ピッチの鋸歯形状になっている。格子部の厚みは数μｍ、格子ピッチは数百μｍから数μｍの幅で徐々に変わっている。回折格子では、格子ピッチが小さい方が、回折する量（回折角）が大きく、格子ピッチを変えることによって光の進行方向をコントロールすることができる。したがって、位相関数から計算した格子ピッチで同心円状の格子周期構造を形成することによって、非球面レンズと同じ効果が得られ、球面収差の補正が可能となる。
【００２６】
図３はボールレンズの球面収差を説明する断面図であり、（ａ）は球面収差を補正していない焦点位置、（ｂ）は球面収差を補正した焦点位置、を示す模式図である。図３（ａ）はボールレンズ１０の球面収差によって焦点位置が一致していない状態を表している。点光源から拡散したビームをボールレンズ１０で集光する場合、相対的に光軸から離れた位置を通過した光は相対的に短い焦点位置（Ｐ１）に集光し、相対的に光軸に近い位置を通過した光は相対的に遠い焦点位置（Ｐ２）に集光して、焦点位置が分布する球面収差を生じる。
【００２７】
このため、集光点に光ファイバの端面を位置させる場合に、Ｐ１やＰ２のどの位置であってもスポット径が拡がってしまう。光ファイバのコア径は１０μｍ程度であるので、スポット径が拡がってしまうと、結合効率が低下してしまう問題があった。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、ボールレンズ１０と対向して、ボールレンズ１０の球面収差を補正する回折格子面２０ａが設けられた平板状の光学素子２０を配置すれば、相対的に光軸から離れた位置を通過した光はより遠くに焦点位置（Ｐ１’）が移動し、相対的に光軸に近い位置を通過した光の焦点位置（Ｐ２’）とほぼ一致するように球面収差を補正することができる。
【００２９】
このように、ボールレンズ１０を出射したビームに対して、回折格子面２０ａを形成した回折型の光学素子２０が球面収差を補正するので、光学素子２０を出射したビームは球面収差をほとんどもたずに集光される。したがって、低コストのボールレンズ１０と回折格子面２０ａが設けられた光学素子２０とを用いて、球面収差が補正された光学装置にすることができる。こうすれば、スポット径は拡がらないので、光ファイバへの結合効率を良好にすることができる。
【００３０】
したがって、低コストで良好な結合効率を得ることができる。
【００３１】
光源３０からのビームの発散角が大きいとボールレンズ１０に入射するビームの拡がりが大きくなるので、球面収差の影響が大きくなる。本実施形態は、回折格子面２０ａが設けられた光学素子２０を用いて収差補正することによって球面収差が補正された光学装置にすることができるので、発散角の大きい光源３０に対して効果的である。
【００３２】
本実施形態に用いた回折型の光学素子２０は以下のように製造することができる。
【００３３】
素材となる光学ガラス平板として、Ｓｃｈｏｔｔ社製の商品名Ｄ２６３Ｔの厚さ０．５ｍｍのガラス平板を用い、微細加工技術が可能な大きさ、たとえば直径１５０ｍｍとした。この光学ガラス平板の一方の面に感光性レジストを用いたフォトリソグラフィ法によって所定のパターンのレジストマスクを作成した。次に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によってエッチング加工して回折溝を形成した。必要に応じてフォトリソグラフィ法とエッチング加工を繰り返して回折格子面２０ａを形成してから、保護膜を塗布して光学装置１に適用する大きさ（たとえば２ｍｍ角）に切り出した後、保護膜を除去洗浄して、平板状の光学素子２０を得た。この方法は光学素子を１個ずつ加工する場合に比べて量産性に優れているため、低コスト化が可能である。また、光学ガラス平板を用いているので、高精度の球面収差補正が可能である。
【００３４】
また、光学装置１は以下のようにして製造した。
【００３５】
ステンレス鋼を加工した鏡筒４０にボールレンズ１０を低融点ガラスによる封着によって取り付け、真空蒸着装置を用いて、ボールレンズ１０の両面に反射防止膜を蒸着した。つぎに、ボールレンズ１０と回折格子面２０ａが所定の空隙を介して対向するように、鏡筒４０に光学素子２０を低融点ガラスによる封着によって気密に取り付けて固定した。なお、光学素子２０は必要に応じて、あらかじめ反射防止膜を形成しておくことが好ましい。また、低融点ガラスによる封着の替わりに、ＵＶ樹脂等による接着を用いることができる。
【００３６】
最後に、光源３０を取り付けた基板を、鏡筒４０の鍔部４０ａと溶接によって接合して光学装置１を構成した。
【００３７】
光源３０の発光波長が１３１０ｎｍの光モジュールとして、光ファイバへの結合効率を調べた。ボールレンズ１０にはＳｃｈｏｔｔ社製の商品名ＬＡＳＦＮ９の直径１．８ｍｍのものを用いた。この波長での屈折率は１．８１７４であった。また、光学素子２０にはＳｃｈｏｔｔ社製の商品名Ｄ２６３Ｔの厚さ０．５ｍｍのガラス平板を用い、片面に回折格子面２０ａを形成した。光源３０の発光点とボールレンズ１０の空隙を０．５ｍｍになるように配置し、ボールレンズ１０と光学素子２０との空隙は０．２ｍｍとした。このときに最適な球面収差補正となるように、回折格子面２０ａの格子部の厚み（上面から加工最深面までの深さ）は２．５７μｍ、格子ピッチ（光軸から最初の最深面、または最深面から次の最深面）は光軸から径方向に順に、２４９μｍ、３１．８μｍ、２１．４μｍ、１４．５μｍ、１０．４μｍ、７．９μｍの幅に形成された。この実施例での回折溝は、図２に示すように、１周期毎に８段の階段状である。このとき、光学素子２０と光ファイバの空隙は２．２０７ｍｍに位置調整した。光源３０の半導体レーザのＮＡが０．２２、光ファイバのＮＡが０．０９のものを取り付けた場合に、結合効率は９７．２３％が得られた。一方、比較のため、光学素子２０を挿入しない場合の結合効率は最大でも６６．４４％であり、球面収差の補正によって結合効率を大きく向上できることが確認された。
【００３８】
同様に、ボールレンズ１０に（株）住田光学ガラス製の商品名Ｋ−ＰＳＦＮ２０２の直径２．０ｍｍのもので実施した。この場合の屈折率は１．９６５４であった。光源３０の発光点とボールレンズ１０の空隙を０．４２１６ｍｍになるように配置し、ボールレンズ１０と光学素子２０との空隙は０．２ｍｍとした。このときに最適な球面収差補正となるように、回折格子面２０ａの格子部の厚みは２．５７μｍ、格子ピッチは光軸から径方向に順に、２４５μｍ、４２．７μｍ、２４．７μｍ、１７．２μｍ、１３．１μｍの幅に形成された。回折溝は１周期毎に８段の階段状である。このとき、光学素子２０と光ファイバの空隙は２．１８６ｍｍに位置調整した。光源３０の半導体レーザのＮＡが０．２２、光ファイバのＮＡが０．０９のものを取り付けた場合に、結合効率は９８．３５％が得られた。これに対し、光学素子２０を挿入しない場合の結合効率は最大でも７３．１５％であった。
【００３９】
なお、光通信に適用する場合の結合効率を評価するために光ファイバを用いたが、本実施形態は光ファイバに限定されるものではない。
【００４０】
本実施形態では、平板状の光学素子２０とボールレンズ１０とは空隙を介して対向している。こうすれば、光学装置１の組み立てにおける位置調整が可能であり、ボールレンズ径の寸法ばらつきに対して微調整できるので、量産性に優れている。
【００４１】
また、光源３０を取り付けた基板を、鏡筒４０の鍔部４０ａと溶接によって接合しているので、光源３０を気密封止構造とすることができる。実用的には、溶接接合する際にアルゴンガス等の不活性ガスを封入する。こうすれば、長期間に亘って酸化による劣化を防止できる。
【００４２】
なお、ボールレンズ１０と対向して、球面収差を補正する回折格子面２０ａが配置されていることが好ましい。こうすれば、空気以外の媒体が介在せず、ボールレンズ１０の収差補正に適した回折格子面２０ａの光学設計が容易である。また、光学素子２０の他方の面は平板加工面であることが好ましい。光学的な平板のままでよいので、低コストであり、製造工程での量産性も優れている。また、鏡筒４０に取り付ける際の光軸合わせには、光学素子２０の側面を基準面とする方法や、光学素子２０にアライメントマークを設けておく方法を採用することができる。
【００４３】
図４は光学素子２０の変形例である。図２に示す回折格子面２０ａは回折型（位相型）であったが、図４に示す光学素子２０は屈折型のレンズ面２０ｃが設けられている。球面収差を補正する光学面としての屈折型のレンズ面２０ｃはフレネルレンズと同様な同心円状の幾何学形状である。図２に示す階段状の回折溝に比べて、図４に示すレンズ面２０ｃをフォトリソグラフィ法とエッチング加工によって形成することは難しいが、平板状の光学素子２０としての球面収差補正は同等である。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
図５は第２の実施形態の光学装置２を示す断面図である。本実施形態においては、光源３１の側に配置されたボールレンズ１１に加えて、光ファイバ７１側に配置されたボールレンズ１２及びフォトダイオード等の受光素子５０の側に配置されたボールレンズ１５を有している。また、ボールレンズ１１の球面収差を補正する平板状の第１の光学素子２１及びボールレンズ１２の球面収差を補正する平板状の第２の光学素子２２を有して、光学装置２が構成されている。
【００４５】
ここで、ボールレンズ１１はコリメートレンズとして配置されている。光源３１から出射された光束はボールレンズ１１に入射し、平行光となって光学素子２１に向かって出射される。光学素子２１はボールレンズ１１と対向する面に回折格子面２１ａが形成されていて、ボールレンズ１１の球面収差を補正している。
【００４６】
一方、光ファイバ７１側に配置されたボールレンズ１２は光学素子２２を透過した平行光を光ファイバ７１の端面に集光している。このとき、ボールレンズ１２の球面収差を光学素子２２に設けた回折格子面２２ａが補正している。これにより、光ファイバ７１の端面に集光した光束のスポット径が球面収差によって拡がることを抑制できるので、結合効率を良好にすることができる。
【００４７】
また、光学装置２は光ファイバ７１から出射される光束を受光素子５０に結合させることができる。光ファイバ７１から出射される光束の波長と光源３１の波長とを異なる組み合せにすることで、送信と受信を１本の光ファイバ７１と１個の光学装置２でおこなう１芯双方向光モジュールにできる。
【００４８】
本実施形態において、平板状の第１の光学素子２１と第２の光学素子２２との間で平行光が得られる。アイソレータ５１とビームスプリッタ５２が挿入され、光ファイバ７１から出射された光束がボールレンズ１５に入射するとともに、光源３１への戻り光を防止している。ボールレンズ１５を透過した光束は波長選択フィルタ５３を介して受光素子５０に集光する。なお、受光素子５０の受光面積は相対的に大きいので、ボールレンズ１５の球面収差によるスポット径の拡がりに影響されない。
【００４９】
ボールレンズ１１を透過した光束が平行光であるので、アイソレータ５１やビームスプリッタ５２を挿入したことによる収差の発生を抑制することができる。したがって、アイソレータ５１やビームスプリッタ５２を挿入しても、結合効率を良好にすることができる。
【００５０】
光源３１の発光波長が１３１０ｎｍの光モジュールとして、光ファイバへの結合効率を調べた。ボールレンズ１１にはＳｃｈｏｔｔ社製の商品名ＬＡＳＦＮ９の直径１．８ｍｍのものを用いた。この波長での屈折率は１．８１７４であった。また、光学素子２１にはＳｃｈｏｔｔ社製の商品名Ｄ２６３Ｔの厚さ０．５ｍｍのガラス平板を用い、片面に回折格子面２１ａを形成した。光源３１の発光点とボールレンズ１１の空隙を０．１００５ｍｍになるように配置し、ボールレンズ１１と光学素子２１との空隙は０．２ｍｍとした。このときに最適な球面収差補正となるように、回折格子面２１ａの格子部の厚みは２．５７μｍ、格子ピッチは光軸から径方向に順に、３５９μｍ、６２．５μｍ、５１．６μｍ、５０．６μｍの幅に形成された。回折溝は１周期毎に８段の階段状である。
【００５１】
光ファイバ７１側に配置されたボールレンズ１２には商品名ＬＡＳＦＮ９の直径４．５ｍｍのものを用いた。光学素子２２は光学素子２１と同様に片面に回折格子面２１ａが設けられており、ボールレンズ１２の球面収差を補正するように、格子部の厚みは２．５７μｍ、格子ピッチは光軸から径方向に順に、５３４μｍ、１５０μｍ、２６．８μｍの幅に形成された。回折溝は１周期毎に８段の階段状である。光学素子２１と光学素子２２との間隔は任意でよいが、２ｍｍとした。
【００５２】
アイソレータ５１やビームスプリッタ５２は挿入していない上記の素子配置で、光源３１の半導体レーザのＮＡが０．２２、光ファイバ７１のＮＡが０．０９を用いた場合に、最適位置での結合効率は９９．４９％が得られた。一方、比較のため、光学素子２１及び光学素子２２を挿入しない場合の結合効率は最大でも９３．８３％であった。このようにして、球面収差の補正によって結合効率を向上できることが確認された。
【００５３】
したがって、低コストのボールレンズ１１、１２と回折格子面２１ａ、２２ａが設けられた光学素子２１、２２とを用いて、球面収差が補正された光学装置にすることができる。球面収差が補正されているので、光ファイバ７１等への結合効率を良好にすることができる。さらに、ボールレンズ１１を透過した光束が平行光であるので、アイソレータ５１やビームスプリッタ５２の挿入を容易にできる。
【００５４】
本実施形態においても、集光点が光ファイバ７１の端面であることに限定されないことは言うまでもない。
【００５５】
第１の実施形態および第２の実施形態において、光学ガラス平板の一方の面に回折格子面を形成していたが、他方の面についてもレンズ作用を有する面に加工してもよい。しかしながら、それに伴うコストの増加を考慮すると、他方の面についても回折格子面を形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００５６】
１、２ 光学装置
１０、１１、１２、１５ ボールレンズ
２０、２１、２２ 光学素子
２０ａ、２１ａ、２２ａ 光学面（回折格子面）
２０ｂ 平板加工面
２０ｃ 光学面（レンズ面）
３０、３１ 光源（半導体レーザ）
４０ 鏡筒
４０ａ 鍔部
５０ 受光素子（フォトダイオード）
５１ アイソレータ
５２ ビームスプリッタ
５３ 波長選択フィルタ
６０ 受光部
７１ 光ファイバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から出射された光束を集光するボールレンズと、前記ボールレンズの球面収差を補正する光学面が設けられた平板状の光学素子と、を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記光学素子は回折格子面が設けられた回折型の光学素子であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記光学素子と前記ボールレンズとは空隙を介して対向していることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記ボールレンズと前記光学素子とを保持する鏡筒を備え、前記ボールレンズは前記鏡筒内に固定され、前記光学素子は前記鏡筒に気密に固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学装置。
【請求項５】
光源と、前記光源から出射された光束を平行光にする第１のボールレンズと、前記第１のボールレンズの球面収差を補正する平板状の第１の光学素子と、前記第１の光学素子を透過した前記平行光を集光する第２のボールレンズと、前記第１の光学素子と前記第２のボールレンズとの間に配置されて前記第２のボールレンズの球面収差を補正する平板状の第２の光学素子と、を有することを特徴とする光学装置。
【請求項１】
光源と、前記光源から出射された光束を集光するボールレンズと、前記ボールレンズの球面収差を補正する光学面が設けられた平板状の光学素子と、を有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記光学素子は回折格子面が設けられた回折型の光学素子であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記光学素子と前記ボールレンズとは空隙を介して対向していることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記ボールレンズと前記光学素子とを保持する鏡筒を備え、前記ボールレンズは前記鏡筒内に固定され、前記光学素子は前記鏡筒に気密に固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光学装置。
【請求項５】
光源と、前記光源から出射された光束を平行光にする第１のボールレンズと、前記第１のボールレンズの球面収差を補正する平板状の第１の光学素子と、前記第１の光学素子を透過した前記平行光を集光する第２のボールレンズと、前記第１の光学素子と前記第２のボールレンズとの間に配置されて前記第２のボールレンズの球面収差を補正する平板状の第２の光学素子と、を有することを特徴とする光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−７２８８３（Ｐ２０１３−７２８８３Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９４０１（Ｐ２０１１−２０９４０１）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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