複合機能レンズ及び複合機能レンズを用いた光デバイス
【課題】 年々、光デバイスに対するコストダウンへの要求が高まっている。従来は、光ファイバからの出射光をコリメート光にするコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射されるコリメート光の波面成分のうち一方の波面成分だけを集光する線集光レンズと偏光分離素子および電気光学素子から構成される構造であったが部品点数が多いことから部品コストが高く、さらに部品点数が多いため組立コストも高いため、部品点数の削減によるコストダウンが課題になっている。
【解決手段】 上記課題を解決するため、本発明のレンズは、コリメートレンズと線集光レンズとを一体成形又は貼り合せにより作成し従来２点あった部品点数を１点に削減することにより、部品コストおよび組立コストの両面からコストダウンを実現する。
【解決手段】 上記課題を解決するため、本発明のレンズは、コリメートレンズと線集光レンズとを一体成形又は貼り合せにより作成し従来２点あった部品点数を１点に削減することにより、部品コストおよび組立コストの両面からコストダウンを実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線集光機能とコリメート機能とを併せ持ち小型かつ低価格な複合機能レンズ及び複合機能レンズを用いた光コンポーネントおよび光デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信においては、ＦＴＴＨの普及によりユーザ数が増加しており、その影響からネットワークが複雑化している。複雑化したネットワーク内では光信号強度変化が頻繁に生じているため、光信号強度を制御する光デバイスは大規模、小規模ネットワークでともに重要な光デバイスに位置づけられている。
【０００３】
従来は、光ファイバからの出射光をコリメート光にするコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射されるコリメート光の波面成分のうち一方の波面成分だけを集光する線集光レンズと偏光分離素子および電気光学素子から構成される光減衰量可変デバイスが存在していた。
【特許文献】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００８９００
【発明の開示】
【本発明が解決しようとしている課題】
【０００４】
年々、光デバイスに対するコストダウンへの要求が高まっている。上記ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００８９００で記載されている発明の構造では部品点数が多いことから部品コストが高く、さらに部品点数が多いため組立コストも高いため、部品点数の削減によるコストダウンが課題になっている。
【０００５】
本発明は、以上のような実情を鑑み、コリメートレンズと線集光レンズとを複合させ部品点数を減らし部品コストを削減すること、および部品点数削減により組立コスト削減することにより大幅なコストダウン行なうための複合機能レンズを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のレンズは、単レンズにより、透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能と前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有し、従来２点あった部品点数を１点に削減することにより、部品コストおよび組立コストの両面からコストダウンを実現する。
【０００７】
請求項１に記載の複合機能レンズは、透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する複合レンズである。
【０００８】
ここで、「光線波面」、「光線波面の少なくとも一方向」および「光線波面における前記方向と垂直な方向」に関して説明する。図１では、光軸、すなわち光線の進む方向をＺ軸とした軸設定をしている。光線波面は、光軸に垂直な面であることから、図１における、ＸＹ平面で規定される。この場合、光線波面の少なくとも一方向とは、ＸＹ平面内の任意の方向で設定できる。集光される方向をＸ軸方向とした場合、コリメート化される方向は集光される方向と垂直な方向であるＹ軸方向となる。
【０００９】
請求項２に記載の複合機能レンズは、透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有し、前記一方向集光機能を有する部分を通過する光の全部あるいはほぼ全部が前記コリメート機能を有する部分を通過し、前記コリメート機能を有する部分を通過する光の全部あるいはほとんど全部が前記集光機能を有する部分を通過する複合機能レンズである。ほとんど全部とは、損失の許容範囲という意味であり、トータル強度９０％以上とする。
【００１０】
請求項３記載の複合機能レンズは、前記複合機能レンズにおける光線入力面または出力面いずれか一方の面に、前記透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能、および、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズである。
【００１１】
請求項４記載の複合機能レンズは、少なくとも、前記透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能と、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能のいずれかの機能がＧＲＩＮレンズを用いた請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズである。「ＧＲＩＮレンズ」は一般的なＧＲａｄｅｄ ＩＮｄｅｘレンズであり、屈折率が面内で均一ではなく分布を持っているレンズのことをいう。
【００１２】
請求項５記載の複合機能レンズは、平凸コリメートレンズと平凸線集光レンズの互いの平面部を貼り合わせて一体形成された請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズである。
【００１３】
請求項６に記載の光コンポーネントは、透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する複合機能レンズと、前記複合機能レンズの集光点付近に設置された機能性光素子とを含むこ光コンポーネントである。本明細書で「機能性光素子」とは光が素子を通過する際に偏光、波長、強度、方向等、特性に変化を与え、さらに電界、電流、磁界、光などの外部信号により前記変化の大きさを可変する素子のことをいう。又、「集光点付近」とは複合機能レンズの集光位置を中心とした、複合機能レンズから集光位置までの距離の±３０％以内の範囲とする。
【００１４】
請求項７に記載の光コンポーネントは、前記機能性光素子に対して前記複合機能レンズが配置された位置の反対側に配置され、前記機能性光素子を出力した光を反射して再び前記機能性光素子に入力するように設置された反射素子を含む請求項６に記載の光コンポーネントである。
【００１５】
請求項８に記載の光コンポーネントは、前記機能性光素子と前記反射素子が一体化している請求項７に記載の光コンポーネントである。一体化とは、密着している状態であり、機能性素子の一面に形成された反射膜もこの形態に含まれる。
【００１６】
請求項９に記載の光コンポーネントは、前記機能性光素子が透過光線の偏光状態を変化させる偏光可変素子である請求項６から８のいずれかに記載の光コンポーネントである。本明細書で「偏光可変素子」とは光が素子を通過する際に偏光状態に変化を与え、さらに電界、電流、磁界、光などの外部信号により前記変化の大きさを可変する素子のことをいう。
【００１７】
請求項１０に記載の光コンポーネントは、前記偏光可変素子が対向する電極に挟まれた電気光学素子である請求項９に記載の光コンポーネントである。本明細書で「電気光学素子」とは電圧を印可することにより、通過する光の偏光の変化を可変する素子のことをいう。
【００１８】
請求項１１に記載の光デバイスは、過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する複合機能レンズと、前記複合機能レンズの集光点付近に設置された機能性光素子とを含む光コンポーネントと、入力ファイバと、入力光の偏光特性に変化を与える少なくともひとつの偏光素子とを含む光デバイスである。本明細書では、偏光素子とは、入力光の偏光状態を変える波長板、または、特定の偏光のみを透過する偏光子、または、入力光を直交する２本の光線に分離する偏光分離素子など、入力光の偏光状態に変化を与える素子のことをいう。
【００１９】
請求項１２に記載の光デバイスは、前記偏光素子が偏光分離素子である請求項１０に記載の光デバイスである。本明細書で「偏光分離素子」とは偏光が直交する二つの光線に分離する素子のことをいう。
【００２０】
請求項１３に記載の光デバイスは、前記機能性光素子に対して前記複合機能レンズが配置された位置の反対側に配置され、前記機能性光素子を出力した光を反射して再び前記機能性光素子に入力するように設置された反射素子を含む請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の光デバイスである。
【００２１】
請求項１４に記載の光デバイスは、前記機能性光素子と前記反射素子が一体化している請求項１３に記載の光デバイスである。
【００２２】
請求項１５に記載の光デバイスは、前記機能性光素子が透過光線の偏光状態を変化させる偏光可変素子である請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の光デバイスである。
【００２３】
請求項１６に記載の光デバイスは、前記偏光可変素子が対向する電極に挟まれた電気光学素子である請求項１５に記載の光デバイスである。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、複合機能レンズを用いることにより、部品点数を減らし部品コストを削減すること、および部品点数削減により組立コスト削減することにより大幅なコストダウンを行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００２６】
図２は、本発明にかかる第一の実施形態を示す構成図である。図２上図は複合レンズを上面から見た断面図であり、図２下図は側面から見た断面図である。上図のＹ−Ｚ断面図でのレンズ形状は左側から入射された光をコリメートにし出射するレンズ形状をしている。下図のＸ−Ｚ断面図でのレンズ形状は左側から入射される光を集光し出射するレンズ形状をしている。Ｙ−Ｚ断面でのレンズ半径が２［ｍｍ］、Ｘ−Ｚ断面のレンズ半径を０．８５［ｍｍ］とすることにより、Ｙ−Ｚ断面では焦点距離４ｍｍのコリメートレンズ、Ｘ−Ｚ断面では１：１の共焦点レンズを併せ持つ複合レンズとして実現可能である。
【００２７】
図３，図４は、本発明にかかる第二の実施形態を示す構成図である。図３は複合レンズを上面から見た断面図であり、図４は側面から見た断面図である。コリメート機能を実現する平凸コリメートレンズと、光線波面の一方向を集光する集光機能を実現する平凸集光レンズの互いの平面を貼り合わせることにより、構成されている。透過光線は、本実施例のレンズを透過することにより、前記コリメート機能と前記一方向を集光する機能を付与される必要があるため、平凸コリメートレンズと平凸集光レンズの有効エリアはほぼ一致していることが求められる。本実施例は、２つのレンズの貼り合わせにより形成しているが、一つの母材を成形や研磨により作製することも可能である。
【００２８】
また、上記第一の実施例および第二実施例では、界面での屈折を利用した成形レンズで形成されているが、これらの成形レンズをＧＲＩＮレンズでも置き換えることは可能である。
【００２９】
図５、図６は、本発明にかかる第三の実施形態を示す構成図である。第一の実施形態、または、第二の実施形態である複合レンズに、一対の電極８２に挟まれたＰＬＺＴから形成される機能性光素子を組み合わせた構成で、出力光の偏光状態を電極８２に印加する電圧により可変する光コンポーネントである。図５は光コンポーネントを上面から見た断面図であり、図６は側面から見た断面図である。
【００３０】
図６に示すように、ＰＬＺＴ素子８の最小電極間部分に反射膜９を形成し、反射膜と複合レンズ４の集光点とを一致させる配置としている。電極間距離が小さいほど、効率的に電界を印加できるため、複合レンズの集光点付近にＰＬＺＴ素子８を配置する構造により、低電圧化が実現されている。
【００３１】
一方で、図５で示すＹＺ方向では、コリメート状態で反射されている。従って、反射光が再び複合レンズ４を透過しても、反射角度を選ぶことにより、入力と異なる光路を選択することができる。後述のような、光ファイバインターフェイスの光デバイスを形成する場合、入力と出力の位置がずれることにより、入出力で別々の光ファイバを使用できるようになる。入出力を同一のファイバにする場合、入出力光を分離するための光デバイスが必要となるため、入出力で別々の光ファイバとすることはコストダウン効果となる。
【００３２】
次に、第三の実施形態における動作原理について説明する。
【００３３】
ＰＬＺＴは、電圧印加方向とそれと垂直な方向で位相差が生じることにより偏光を可変する機能を持たせることができる。位相差は少なくとも０°から１８０°まで変化することが必要となるため、できるだけ電気光学効果の大きいことが好ましい。
［化１］（Ｐｂ１−ｘ，Ｌａｘ）（Ｚｒｙ，Ｔｉｚ）１−ｘ／４Ｏ３で表記されるＰＬＺＴの組成のうち、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（９，６５，３５）程度が適した組成となる。
【００３４】
入力光線波長をλ、印加電圧をＶ、ＰＬＺＴの屈折率をｎ、ＰＬＺＴのカー定数をＲ、電極間距離をｄ、ＰＬＺＴ素子長をＬとすると、ＰＬＺＴ素子透過前後における電界と平行な偏光成分、それと垂直な偏光成分間の位相差は下記のように表すことができる。
【数１】
λ＝１．５５μｍ、ｎ＝２．５、Ｒ＝８×１０−１６（ｍ／Ｖ）２、電極間距離広口部ｄ１を６０μｍ、狭口部ｄ２を３０μｍとし、ＰＬＺＴ素子長Ｌを１ｍｍとした場合の、電界と平行な偏光成分、それと垂直な偏光成分間の位相差と印加電圧の関係を図７に示す。位相差が１８０°となる半波長電圧は、１６Ｖ程度となる。
【００３５】
図８、図９は、本発明にかかる第四の実施形態を示す構成図である。図８はデバイスを上面から見た断面図であり、図９は側面から見た断面図である。本実施形態は、出力光強度を印加電圧の大きさにより可変する光デバイスである。２芯フェルール３で固定された入力ファイバ１および出力ファイバ２、コリメートレンズ及び一方向のみを集光する集光レンズの二つの機能を有する複合機能レンズ４、偏光分離素子として機能するくさび型複屈折性結晶素子５、一対の電極８２に挟まれたＰＬＺＴ８１で構成され、偏光可変素子として機能する電気光学素子８、ＰＬＺＴに蒸着された反射素子として機能する全反射膜９から構成されている。くさび型複屈折性結晶素子５材料としてはルチルを使用しているが、同様の機能を有する素子であれば材料は限定しない。本実施例では、偏光可変素子として、一対の電極８２に挟まれたＰＬＺＴ８１を使用しているが、偏光を可変できる素子であればＰＬＺＴや電気光学素子に限定されるものではない。また、使用している複合機能レンズの入射面、出射面形状は平面、球面、非球面などが考えられ、ＧＲＩＮレンズでも置き換えることは可能である。
【００３６】
次に、上記の第四の実施形態における、入力ファイバ１から出力ファイバ２に至る光路および透過光強度可変の原理について説明する。入力ファイバ１を出射した光線は、複合機能レンズ４により図８におけるＹ方向がコリメート光になり、図９におけるＸ方向は集光された光となる。この光はくさび型複屈折性結晶素子５に入射して、Ｘ方向に対し４５°回転した直線偏光Ａ（常光）と直線偏光Ａに対して直交している直線偏光Ｂ（異常光）に偏光分離される。
偏光分離された２本の直線Ａ，Ｂは電極８２に挟まれたＰＬＺＴ８１で構成される電気光学素子８に入射する。電気光学素子８は一面に反射防止膜（ＡＲコート）を施し、その反対の面に高反射膜（ＨＲコート）を施す。従って、ＡＲコート面から電気光学素子８に入力した光線はＨＲコート面９で反射されて、電気光学素子８を往復して、再びＡＲコート面から出射する。なお、ＨＲコートの代わりにＡＲコートを施し、別体のＨＲ素子を直近に配置してもよい。電気光学素子８を出射した２本の光線は電気光学素子８に印加する電圧に応じて、偏光状態を変化させる。２本の光線はくさび型複屈折性結晶素子５を再び透過することにより、くさび型複屈折性結晶素子５における光線Ａの中の異常光成分（Ａ１）および光線Ｂの中の常光成分（Ｂ２）が再度、複合機能レンズ４により出射光ファイバに結合するよう集光される。
【００３７】
次に、図１０を用いて、半波長電圧を印加した場合の光線の偏光状態の挙動について説明する。くさび型複屈折性結晶素子を透過し偏光分離した直線偏光Ａ、Ｂは電気光学素子８を往復することによりＸ方向とＹ方向の成分が１８０°の位相差を生じるため、入力時とは９０°回転した直線偏光となる。電気光学素子８を出射した光線Ａが、くさび型複屈折性結晶素子において異常光屈折を受け（Ａ１）、光線Ｂは常光屈折を受ける（Ｂ２）。複合機能レンズ４と出力光ファイバ２はＡ１とＢ２を結合する位置に設置されているため、光線Ａ１、光線Ｂ２はいずれも結合する。
【００３８】
また次に、図１１を用いて、電圧を印加しない時の光線の偏光状態の挙動について説明する。電圧が印加されていない状態では、ＰＬＺＴ８１は複屈折性を持たないため、入出力光の偏光状態は変化しない。従って、くさび型複屈折性結晶素子５を透過した光線Ａは、くさび型複屈折性結晶素子５において常光屈折を受け（Ａ２）、光線Ｂは異常光屈折を受ける（Ｂ１）。複合機能レンズ４と出力光ファイバ２はＡ１とＢ２を結合する位置に設置されているため、光線Ａ２、光線Ｂ１はいずれも結合しないＯＦＦ状態となる。
【００３９】
印加電圧が０Ｖと半波長電圧の間の場合は、印加電圧に応じて、結合成分である光線Ａ１と非結合成分である光線Ａ２との強度比、および結合成分である光線Ｂ２と非結合成分である光線Ｂ１との強度比が変化するため、光線の出力ファイバ２への透過量を変えることができる。本実施例の光デバイスに電圧を印加したときの透過光量の変化を図１２に示す。半波長電圧において、透過光量は最大となっているため、０〜１６Ｖで電圧を自由に変化することにより本実施例の光デバイスは可変光減衰器として機能させることが可能となる。また、１６Ｖの電圧をＯＮ／ＯＦＦすることにより、光シャッターとして機能することも可能である。さらには、０〜１６Ｖにおける適当な電圧で、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、信号を形成することにより強度変調器として機能させることもできる。
【００４０】
また、くさび型複屈折性結晶素子５と電気光学結晶８の間に偏光変換素子７としてλ／４板を挿入し、電気光学結晶に入射前と後で位相差を１８０°与えることにより０Ｖ時に透過光強度が最大となり、電圧印加に従って透過光強度が小さくなるような、電圧−透過光強度特性となる。
【００４１】
さらに第五の実施形態を、図１３，図１４に示す。図１３はデバイスを上面から見た断面図であり、図１４は側面から見た断面図である。偏光分離を、くさび型複屈折性結晶素子５で行う代わりに、平行平板型複屈折性結晶素子６で行う。平行平板型複屈折性結晶素子６の配置は、くさび型複屈折性結晶素子５の時とは異なり、２芯フェルール３と複合レンズ４の間となる。偏光変換素子７は平行平板型複屈折性結晶素子６と反射膜９の間に挿入する必要があり、第二の実施形態と同様に０Ｖ時に透過光強度が最大となり、電圧印加に従って透過光強度が小さくなるような、電圧−透過光強度特性となる。
【００４２】
また、さらに第五の実施形態を、図１５，図１６に示す。図１５はデバイスを上面から見た断面図であり、図１６は側面から見た断面図である。第一の実施実施形態の２芯フェルールを１芯フェルール１１にし、反射膜を無くし左右対称に折り返した構造である。電圧−透過光強度特性は第二の実施形態と同様に０Ｖ時に透過光強度が最大となり、電圧印加に従って透過光強度が小さくなる。ここで、くさび型複屈折性結晶素子５と電気光学素子８の間に偏光変換素子７としてλ／４板を挿入すれば、電圧−透過光強度特性は逆となり、０Ｖ時に透過光強度が最小、電圧印加に従って透過光強度が大きくなる。
【００４３】
また、さらに第六の実施形態を、図１７，図１８に示す。図１７はデバイスを上面から見た断面図であり、図１８は側面から見た断面図である。第四の実施実施形態の２芯フェルールを１芯フェルール１１にし、反射膜を無くし左右対称に折り返した構造である。電圧−透過光強度特性は第四の実施形態と逆となり０Ｖ時に透過光強度が最小となり、電圧印加に従って透過光強度が大きくなる。
【００４４】
また、上記第一から第六の実施形態では、複合機能レンズの機能のうちコリメートレンズとして機能する焦点距離は４ｍｍ、集光レンズとして機能する線集光レンズの焦点距離は５ｍｍとしている。また、入力ファイバ１、出力ファイバ２はともに、シングルモードファイバとするが、マルチモードファイバや偏波保持ファイバとすることも可能である。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲における変形による実施は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、可変光減衰器や光シャッター、光変調器が実現できるため、光通信機器として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】 光線波面、集光方向の説明面図である。
【図２】 本発明の第一の実施形態としての複合レンズの構成を示す上面図および側面図である。
【図３】 本発明の第二の実施形態としての複合レンズの構成を示す上面図である。
【図４】 本発明の第二の実施形態としての複合レンズの構成を示す側面図である。
【図５】 本発明の第三の実施形態としての光コンポーネントの構成を示す上面図である。
【図６】 本発明の第三の実施形態としての光コンポーネントの構成を示す側面図である。
【図７】 第三の実施形態の光コンポーネントに係る印加電圧（Ｖ）に対する位相差（ｄｅｇｒｅｅ）の関係を示す図である。
【図８】 本発明の第四の実施形態としての光デバイスの構成を示す上面図である。
【図９】 本発明の第四の実施形態としての光デバイスの構成を示す側面図である。
【図１０】 第四の実施形態の光デバイスをＯＮにした場合の、透過する光線の偏光状態を示す原理説明図である。
【図１１】 第四の実施形態の光デバイスをＯＦＦにした場合の、透過する光線の偏光状態を示す原理説明図である。
【図１２】 第四の実施形態の光デバイスの印加電圧（Ｖ）に対する透過強度（ｄＢ）を示す図である。
【図１３】 本発明の第五の実施形態としての光デバイスの構成を示す上面図である。
【図１４】 本発明の第五の実施形態としての光デバイスの構成を示す側面図である。
【図１５】 本発明の第六の実施形態としての光デバイスの構成を示す上面図である。
【図１６】 本発明の第六の実施形態としての光デバイスの構成を示す側面図である。
【図１７】 本発明の第七の実施形態としての光デバイスの構成を示す上面図である。
【図１８】 本発明の第七の実施形態としての光デバイスの構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 入力ファイバ
２ 出力ファイバ
３ ２芯フェルール
４ 複合機能レンズ
５ くさび型複屈折性結晶素子
６ 平行平板型複屈折性結晶素子
７ 偏光変換素子
８ 電気光学素子
８１ ＰＬＺＴ
８２ 電極
９ 反射膜
１０ 電源
１１ １芯フェルール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線集光機能とコリメート機能とを併せ持ち小型かつ低価格な複合機能レンズ及び複合機能レンズを用いた光コンポーネントおよび光デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信においては、ＦＴＴＨの普及によりユーザ数が増加しており、その影響からネットワークが複雑化している。複雑化したネットワーク内では光信号強度変化が頻繁に生じているため、光信号強度を制御する光デバイスは大規模、小規模ネットワークでともに重要な光デバイスに位置づけられている。
【０００３】
従来は、光ファイバからの出射光をコリメート光にするコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射されるコリメート光の波面成分のうち一方の波面成分だけを集光する線集光レンズと偏光分離素子および電気光学素子から構成される光減衰量可変デバイスが存在していた。
【特許文献】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００８９００
【発明の開示】
【本発明が解決しようとしている課題】
【０００４】
年々、光デバイスに対するコストダウンへの要求が高まっている。上記ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００８９００で記載されている発明の構造では部品点数が多いことから部品コストが高く、さらに部品点数が多いため組立コストも高いため、部品点数の削減によるコストダウンが課題になっている。
【０００５】
本発明は、以上のような実情を鑑み、コリメートレンズと線集光レンズとを複合させ部品点数を減らし部品コストを削減すること、および部品点数削減により組立コスト削減することにより大幅なコストダウン行なうための複合機能レンズを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のレンズは、単レンズにより、透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能と前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有し、従来２点あった部品点数を１点に削減することにより、部品コストおよび組立コストの両面からコストダウンを実現する。
【０００７】
請求項１に記載の複合機能レンズは、透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する複合レンズである。
【０００８】
ここで、「光線波面」、「光線波面の少なくとも一方向」および「光線波面における前記方向と垂直な方向」に関して説明する。図１では、光軸、すなわち光線の進む方向をＺ軸とした軸設定をしている。光線波面は、光軸に垂直な面であることから、図１における、ＸＹ平面で規定される。この場合、光線波面の少なくとも一方向とは、ＸＹ平面内の任意の方向で設定できる。集光される方向をＸ軸方向とした場合、コリメート化される方向は集光される方向と垂直な方向であるＹ軸方向となる。
【０００９】
請求項２に記載の複合機能レンズは、透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有し、前記一方向集光機能を有する部分を通過する光の全部あるいはほぼ全部が前記コリメート機能を有する部分を通過し、前記コリメート機能を有する部分を通過する光の全部あるいはほとんど全部が前記集光機能を有する部分を通過する複合機能レンズである。ほとんど全部とは、損失の許容範囲という意味であり、トータル強度９０％以上とする。
【００１０】
請求項３記載の複合機能レンズは、前記複合機能レンズにおける光線入力面または出力面いずれか一方の面に、前記透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能、および、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズである。
【００１１】
請求項４記載の複合機能レンズは、少なくとも、前記透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能と、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能のいずれかの機能がＧＲＩＮレンズを用いた請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズである。「ＧＲＩＮレンズ」は一般的なＧＲａｄｅｄ ＩＮｄｅｘレンズであり、屈折率が面内で均一ではなく分布を持っているレンズのことをいう。
【００１２】
請求項５記載の複合機能レンズは、平凸コリメートレンズと平凸線集光レンズの互いの平面部を貼り合わせて一体形成された請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズである。
【００１３】
請求項６に記載の光コンポーネントは、透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する複合機能レンズと、前記複合機能レンズの集光点付近に設置された機能性光素子とを含むこ光コンポーネントである。本明細書で「機能性光素子」とは光が素子を通過する際に偏光、波長、強度、方向等、特性に変化を与え、さらに電界、電流、磁界、光などの外部信号により前記変化の大きさを可変する素子のことをいう。又、「集光点付近」とは複合機能レンズの集光位置を中心とした、複合機能レンズから集光位置までの距離の±３０％以内の範囲とする。
【００１４】
請求項７に記載の光コンポーネントは、前記機能性光素子に対して前記複合機能レンズが配置された位置の反対側に配置され、前記機能性光素子を出力した光を反射して再び前記機能性光素子に入力するように設置された反射素子を含む請求項６に記載の光コンポーネントである。
【００１５】
請求項８に記載の光コンポーネントは、前記機能性光素子と前記反射素子が一体化している請求項７に記載の光コンポーネントである。一体化とは、密着している状態であり、機能性素子の一面に形成された反射膜もこの形態に含まれる。
【００１６】
請求項９に記載の光コンポーネントは、前記機能性光素子が透過光線の偏光状態を変化させる偏光可変素子である請求項６から８のいずれかに記載の光コンポーネントである。本明細書で「偏光可変素子」とは光が素子を通過する際に偏光状態に変化を与え、さらに電界、電流、磁界、光などの外部信号により前記変化の大きさを可変する素子のことをいう。
【００１７】
請求項１０に記載の光コンポーネントは、前記偏光可変素子が対向する電極に挟まれた電気光学素子である請求項９に記載の光コンポーネントである。本明細書で「電気光学素子」とは電圧を印可することにより、通過する光の偏光の変化を可変する素子のことをいう。
【００１８】
請求項１１に記載の光デバイスは、過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する複合機能レンズと、前記複合機能レンズの集光点付近に設置された機能性光素子とを含む光コンポーネントと、入力ファイバと、入力光の偏光特性に変化を与える少なくともひとつの偏光素子とを含む光デバイスである。本明細書では、偏光素子とは、入力光の偏光状態を変える波長板、または、特定の偏光のみを透過する偏光子、または、入力光を直交する２本の光線に分離する偏光分離素子など、入力光の偏光状態に変化を与える素子のことをいう。
【００１９】
請求項１２に記載の光デバイスは、前記偏光素子が偏光分離素子である請求項１０に記載の光デバイスである。本明細書で「偏光分離素子」とは偏光が直交する二つの光線に分離する素子のことをいう。
【００２０】
請求項１３に記載の光デバイスは、前記機能性光素子に対して前記複合機能レンズが配置された位置の反対側に配置され、前記機能性光素子を出力した光を反射して再び前記機能性光素子に入力するように設置された反射素子を含む請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の光デバイスである。
【００２１】
請求項１４に記載の光デバイスは、前記機能性光素子と前記反射素子が一体化している請求項１３に記載の光デバイスである。
【００２２】
請求項１５に記載の光デバイスは、前記機能性光素子が透過光線の偏光状態を変化させる偏光可変素子である請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の光デバイスである。
【００２３】
請求項１６に記載の光デバイスは、前記偏光可変素子が対向する電極に挟まれた電気光学素子である請求項１５に記載の光デバイスである。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、複合機能レンズを用いることにより、部品点数を減らし部品コストを削減すること、および部品点数削減により組立コスト削減することにより大幅なコストダウンを行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００２６】
図２は、本発明にかかる第一の実施形態を示す構成図である。図２上図は複合レンズを上面から見た断面図であり、図２下図は側面から見た断面図である。上図のＹ−Ｚ断面図でのレンズ形状は左側から入射された光をコリメートにし出射するレンズ形状をしている。下図のＸ−Ｚ断面図でのレンズ形状は左側から入射される光を集光し出射するレンズ形状をしている。Ｙ−Ｚ断面でのレンズ半径が２［ｍｍ］、Ｘ−Ｚ断面のレンズ半径を０．８５［ｍｍ］とすることにより、Ｙ−Ｚ断面では焦点距離４ｍｍのコリメートレンズ、Ｘ−Ｚ断面では１：１の共焦点レンズを併せ持つ複合レンズとして実現可能である。
【００２７】
図３，図４は、本発明にかかる第二の実施形態を示す構成図である。図３は複合レンズを上面から見た断面図であり、図４は側面から見た断面図である。コリメート機能を実現する平凸コリメートレンズと、光線波面の一方向を集光する集光機能を実現する平凸集光レンズの互いの平面を貼り合わせることにより、構成されている。透過光線は、本実施例のレンズを透過することにより、前記コリメート機能と前記一方向を集光する機能を付与される必要があるため、平凸コリメートレンズと平凸集光レンズの有効エリアはほぼ一致していることが求められる。本実施例は、２つのレンズの貼り合わせにより形成しているが、一つの母材を成形や研磨により作製することも可能である。
【００２８】
また、上記第一の実施例および第二実施例では、界面での屈折を利用した成形レンズで形成されているが、これらの成形レンズをＧＲＩＮレンズでも置き換えることは可能である。
【００２９】
図５、図６は、本発明にかかる第三の実施形態を示す構成図である。第一の実施形態、または、第二の実施形態である複合レンズに、一対の電極８２に挟まれたＰＬＺＴから形成される機能性光素子を組み合わせた構成で、出力光の偏光状態を電極８２に印加する電圧により可変する光コンポーネントである。図５は光コンポーネントを上面から見た断面図であり、図６は側面から見た断面図である。
【００３０】
図６に示すように、ＰＬＺＴ素子８の最小電極間部分に反射膜９を形成し、反射膜と複合レンズ４の集光点とを一致させる配置としている。電極間距離が小さいほど、効率的に電界を印加できるため、複合レンズの集光点付近にＰＬＺＴ素子８を配置する構造により、低電圧化が実現されている。
【００３１】
一方で、図５で示すＹＺ方向では、コリメート状態で反射されている。従って、反射光が再び複合レンズ４を透過しても、反射角度を選ぶことにより、入力と異なる光路を選択することができる。後述のような、光ファイバインターフェイスの光デバイスを形成する場合、入力と出力の位置がずれることにより、入出力で別々の光ファイバを使用できるようになる。入出力を同一のファイバにする場合、入出力光を分離するための光デバイスが必要となるため、入出力で別々の光ファイバとすることはコストダウン効果となる。
【００３２】
次に、第三の実施形態における動作原理について説明する。
【００３３】
ＰＬＺＴは、電圧印加方向とそれと垂直な方向で位相差が生じることにより偏光を可変する機能を持たせることができる。位相差は少なくとも０°から１８０°まで変化することが必要となるため、できるだけ電気光学効果の大きいことが好ましい。
［化１］（Ｐｂ１−ｘ，Ｌａｘ）（Ｚｒｙ，Ｔｉｚ）１−ｘ／４Ｏ３で表記されるＰＬＺＴの組成のうち、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（９，６５，３５）程度が適した組成となる。
【００３４】
入力光線波長をλ、印加電圧をＶ、ＰＬＺＴの屈折率をｎ、ＰＬＺＴのカー定数をＲ、電極間距離をｄ、ＰＬＺＴ素子長をＬとすると、ＰＬＺＴ素子透過前後における電界と平行な偏光成分、それと垂直な偏光成分間の位相差は下記のように表すことができる。
【数１】
λ＝１．５５μｍ、ｎ＝２．５、Ｒ＝８×１０−１６（ｍ／Ｖ）２、電極間距離広口部ｄ１を６０μｍ、狭口部ｄ２を３０μｍとし、ＰＬＺＴ素子長Ｌを１ｍｍとした場合の、電界と平行な偏光成分、それと垂直な偏光成分間の位相差と印加電圧の関係を図７に示す。位相差が１８０°となる半波長電圧は、１６Ｖ程度となる。
【００３５】
図８、図９は、本発明にかかる第四の実施形態を示す構成図である。図８はデバイスを上面から見た断面図であり、図９は側面から見た断面図である。本実施形態は、出力光強度を印加電圧の大きさにより可変する光デバイスである。２芯フェルール３で固定された入力ファイバ１および出力ファイバ２、コリメートレンズ及び一方向のみを集光する集光レンズの二つの機能を有する複合機能レンズ４、偏光分離素子として機能するくさび型複屈折性結晶素子５、一対の電極８２に挟まれたＰＬＺＴ８１で構成され、偏光可変素子として機能する電気光学素子８、ＰＬＺＴに蒸着された反射素子として機能する全反射膜９から構成されている。くさび型複屈折性結晶素子５材料としてはルチルを使用しているが、同様の機能を有する素子であれば材料は限定しない。本実施例では、偏光可変素子として、一対の電極８２に挟まれたＰＬＺＴ８１を使用しているが、偏光を可変できる素子であればＰＬＺＴや電気光学素子に限定されるものではない。また、使用している複合機能レンズの入射面、出射面形状は平面、球面、非球面などが考えられ、ＧＲＩＮレンズでも置き換えることは可能である。
【００３６】
次に、上記の第四の実施形態における、入力ファイバ１から出力ファイバ２に至る光路および透過光強度可変の原理について説明する。入力ファイバ１を出射した光線は、複合機能レンズ４により図８におけるＹ方向がコリメート光になり、図９におけるＸ方向は集光された光となる。この光はくさび型複屈折性結晶素子５に入射して、Ｘ方向に対し４５°回転した直線偏光Ａ（常光）と直線偏光Ａに対して直交している直線偏光Ｂ（異常光）に偏光分離される。
偏光分離された２本の直線Ａ，Ｂは電極８２に挟まれたＰＬＺＴ８１で構成される電気光学素子８に入射する。電気光学素子８は一面に反射防止膜（ＡＲコート）を施し、その反対の面に高反射膜（ＨＲコート）を施す。従って、ＡＲコート面から電気光学素子８に入力した光線はＨＲコート面９で反射されて、電気光学素子８を往復して、再びＡＲコート面から出射する。なお、ＨＲコートの代わりにＡＲコートを施し、別体のＨＲ素子を直近に配置してもよい。電気光学素子８を出射した２本の光線は電気光学素子８に印加する電圧に応じて、偏光状態を変化させる。２本の光線はくさび型複屈折性結晶素子５を再び透過することにより、くさび型複屈折性結晶素子５における光線Ａの中の異常光成分（Ａ１）および光線Ｂの中の常光成分（Ｂ２）が再度、複合機能レンズ４により出射光ファイバに結合するよう集光される。
【００３７】
次に、図１０を用いて、半波長電圧を印加した場合の光線の偏光状態の挙動について説明する。くさび型複屈折性結晶素子を透過し偏光分離した直線偏光Ａ、Ｂは電気光学素子８を往復することによりＸ方向とＹ方向の成分が１８０°の位相差を生じるため、入力時とは９０°回転した直線偏光となる。電気光学素子８を出射した光線Ａが、くさび型複屈折性結晶素子において異常光屈折を受け（Ａ１）、光線Ｂは常光屈折を受ける（Ｂ２）。複合機能レンズ４と出力光ファイバ２はＡ１とＢ２を結合する位置に設置されているため、光線Ａ１、光線Ｂ２はいずれも結合する。
【００３８】
また次に、図１１を用いて、電圧を印加しない時の光線の偏光状態の挙動について説明する。電圧が印加されていない状態では、ＰＬＺＴ８１は複屈折性を持たないため、入出力光の偏光状態は変化しない。従って、くさび型複屈折性結晶素子５を透過した光線Ａは、くさび型複屈折性結晶素子５において常光屈折を受け（Ａ２）、光線Ｂは異常光屈折を受ける（Ｂ１）。複合機能レンズ４と出力光ファイバ２はＡ１とＢ２を結合する位置に設置されているため、光線Ａ２、光線Ｂ１はいずれも結合しないＯＦＦ状態となる。
【００３９】
印加電圧が０Ｖと半波長電圧の間の場合は、印加電圧に応じて、結合成分である光線Ａ１と非結合成分である光線Ａ２との強度比、および結合成分である光線Ｂ２と非結合成分である光線Ｂ１との強度比が変化するため、光線の出力ファイバ２への透過量を変えることができる。本実施例の光デバイスに電圧を印加したときの透過光量の変化を図１２に示す。半波長電圧において、透過光量は最大となっているため、０〜１６Ｖで電圧を自由に変化することにより本実施例の光デバイスは可変光減衰器として機能させることが可能となる。また、１６Ｖの電圧をＯＮ／ＯＦＦすることにより、光シャッターとして機能することも可能である。さらには、０〜１６Ｖにおける適当な電圧で、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、信号を形成することにより強度変調器として機能させることもできる。
【００４０】
また、くさび型複屈折性結晶素子５と電気光学結晶８の間に偏光変換素子７としてλ／４板を挿入し、電気光学結晶に入射前と後で位相差を１８０°与えることにより０Ｖ時に透過光強度が最大となり、電圧印加に従って透過光強度が小さくなるような、電圧−透過光強度特性となる。
【００４１】
さらに第五の実施形態を、図１３，図１４に示す。図１３はデバイスを上面から見た断面図であり、図１４は側面から見た断面図である。偏光分離を、くさび型複屈折性結晶素子５で行う代わりに、平行平板型複屈折性結晶素子６で行う。平行平板型複屈折性結晶素子６の配置は、くさび型複屈折性結晶素子５の時とは異なり、２芯フェルール３と複合レンズ４の間となる。偏光変換素子７は平行平板型複屈折性結晶素子６と反射膜９の間に挿入する必要があり、第二の実施形態と同様に０Ｖ時に透過光強度が最大となり、電圧印加に従って透過光強度が小さくなるような、電圧−透過光強度特性となる。
【００４２】
また、さらに第五の実施形態を、図１５，図１６に示す。図１５はデバイスを上面から見た断面図であり、図１６は側面から見た断面図である。第一の実施実施形態の２芯フェルールを１芯フェルール１１にし、反射膜を無くし左右対称に折り返した構造である。電圧−透過光強度特性は第二の実施形態と同様に０Ｖ時に透過光強度が最大となり、電圧印加に従って透過光強度が小さくなる。ここで、くさび型複屈折性結晶素子５と電気光学素子８の間に偏光変換素子７としてλ／４板を挿入すれば、電圧−透過光強度特性は逆となり、０Ｖ時に透過光強度が最小、電圧印加に従って透過光強度が大きくなる。
【００４３】
また、さらに第六の実施形態を、図１７，図１８に示す。図１７はデバイスを上面から見た断面図であり、図１８は側面から見た断面図である。第四の実施実施形態の２芯フェルールを１芯フェルール１１にし、反射膜を無くし左右対称に折り返した構造である。電圧−透過光強度特性は第四の実施形態と逆となり０Ｖ時に透過光強度が最小となり、電圧印加に従って透過光強度が大きくなる。
【００４４】
また、上記第一から第六の実施形態では、複合機能レンズの機能のうちコリメートレンズとして機能する焦点距離は４ｍｍ、集光レンズとして機能する線集光レンズの焦点距離は５ｍｍとしている。また、入力ファイバ１、出力ファイバ２はともに、シングルモードファイバとするが、マルチモードファイバや偏波保持ファイバとすることも可能である。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲における変形による実施は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、可変光減衰器や光シャッター、光変調器が実現できるため、光通信機器として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】 光線波面、集光方向の説明面図である。
【図２】 本発明の第一の実施形態としての複合レンズの構成を示す上面図および側面図である。
【図３】 本発明の第二の実施形態としての複合レンズの構成を示す上面図である。
【図４】 本発明の第二の実施形態としての複合レンズの構成を示す側面図である。
【図５】 本発明の第三の実施形態としての光コンポーネントの構成を示す上面図である。
【図６】 本発明の第三の実施形態としての光コンポーネントの構成を示す側面図である。
【図７】 第三の実施形態の光コンポーネントに係る印加電圧（Ｖ）に対する位相差（ｄｅｇｒｅｅ）の関係を示す図である。
【図８】 本発明の第四の実施形態としての光デバイスの構成を示す上面図である。
【図９】 本発明の第四の実施形態としての光デバイスの構成を示す側面図である。
【図１０】 第四の実施形態の光デバイスをＯＮにした場合の、透過する光線の偏光状態を示す原理説明図である。
【図１１】 第四の実施形態の光デバイスをＯＦＦにした場合の、透過する光線の偏光状態を示す原理説明図である。
【図１２】 第四の実施形態の光デバイスの印加電圧（Ｖ）に対する透過強度（ｄＢ）を示す図である。
【図１３】 本発明の第五の実施形態としての光デバイスの構成を示す上面図である。
【図１４】 本発明の第五の実施形態としての光デバイスの構成を示す側面図である。
【図１５】 本発明の第六の実施形態としての光デバイスの構成を示す上面図である。
【図１６】 本発明の第六の実施形態としての光デバイスの構成を示す側面図である。
【図１７】 本発明の第七の実施形態としての光デバイスの構成を示す上面図である。
【図１８】 本発明の第七の実施形態としての光デバイスの構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 入力ファイバ
２ 出力ファイバ
３ ２芯フェルール
４ 複合機能レンズ
５ くさび型複屈折性結晶素子
６ 平行平板型複屈折性結晶素子
７ 偏光変換素子
８ 電気光学素子
８１ ＰＬＺＴ
８２ 電極
９ 反射膜
１０ 電源
１１ １芯フェルール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有することを特徴とする複合機能レンズ。
【請求項２】
透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有し、前記一方向集光機能を有する部分を通過する光の全部あるいはほぼ全部が前記コリメート機能を有する部分を通過し、前記コリメート機能を有する部分を通過する光の全部あるいはほとんど全部が前記集光機能を有する部分を通過することを特徴とする複合機能レンズ。
【請求項３】
光線入力面または出力面いずれか一方の面に、前記透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能、および、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズ。
【請求項４】
少なくとも、前記透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能と、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能のいずれかの機能がＧＲＩＮレンズを用いたものであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズ。
【請求項５】
平凸コリメートレンズと平凸線集光レンズの互いの平面部を貼り合わせて一体形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズ。
【請求項６】
透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する複合機能レンズと、前記複合機能レンズの集光点付近に設置された機能性光素子とを含むことを特徴とする光コンポーネント。
【請求項７】
前記機能性光素子に対して前記複合機能レンズが配置された位置の反対側に配置され、前記機能性光素子を出力した光を反射して再び前記機能性光素子に入力するように設置された反射素子を含むことを特徴とする請求項６に記載の光コンポーネント。
【請求項８】
前記機能性光素子と前記反射素子が一体化していることを特徴とする請求項７に記載の光コンポーネント。
【請求項９】
前記機能性光素子が透過光線の偏光状態を変化させる偏光可変素子であることを特徴とした請求項６から８のいずれかに記載の光コンポーネント。
【請求項１０】
前記偏光可変素子が対向する電極に挟まれた電気光学素子であることを特徴とする請求項９に記載の光コンポーネント。
【請求項１１】
過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する複合機能レンズと、前記複合機能レンズの集光点付近に設置された機能性光素子とを含む光コンポーネントと、入力ファイバと、入力光の偏光状態に変化を与える少なくともひとつの偏光素子とを含むことを特徴とする光デバイス。
【請求項１２】
前記偏光素子が偏光分離素子であることを特徴とする請求項１１に記載の光デバイス。
【請求項１３】
前記機能性光素子に対して前記複合機能レンズが配置された位置の反対側に配置され、前記機能性光素子を出力した光を反射して再び前記機能性光素子に入力するように設置された反射素子を含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の光デバイス。
【請求項１４】
前記機能性光素子と前記反射素子が一体化していることを特徴とする請求項１３に記載の光デバイス。
【請求項１５】
前記機能性光素子が透過光線の偏光状態を変化させる偏光可変素子であることを特徴とした請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の光デバイス。
【請求項１６】
前記偏光可変素子が対向する電極に挟まれた電気光学素子であることを特徴とする請求項１５に記載の光デバイス。
【請求項１】
透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有することを特徴とする複合機能レンズ。
【請求項２】
透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有し、前記一方向集光機能を有する部分を通過する光の全部あるいはほぼ全部が前記コリメート機能を有する部分を通過し、前記コリメート機能を有する部分を通過する光の全部あるいはほとんど全部が前記集光機能を有する部分を通過することを特徴とする複合機能レンズ。
【請求項３】
光線入力面または出力面いずれか一方の面に、前記透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能、および、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズ。
【請求項４】
少なくとも、前記透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能と、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能のいずれかの機能がＧＲＩＮレンズを用いたものであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズ。
【請求項５】
平凸コリメートレンズと平凸線集光レンズの互いの平面部を貼り合わせて一体形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の複合機能レンズ。
【請求項６】
透過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する複合機能レンズと、前記複合機能レンズの集光点付近に設置された機能性光素子とを含むことを特徴とする光コンポーネント。
【請求項７】
前記機能性光素子に対して前記複合機能レンズが配置された位置の反対側に配置され、前記機能性光素子を出力した光を反射して再び前記機能性光素子に入力するように設置された反射素子を含むことを特徴とする請求項６に記載の光コンポーネント。
【請求項８】
前記機能性光素子と前記反射素子が一体化していることを特徴とする請求項７に記載の光コンポーネント。
【請求項９】
前記機能性光素子が透過光線の偏光状態を変化させる偏光可変素子であることを特徴とした請求項６から８のいずれかに記載の光コンポーネント。
【請求項１０】
前記偏光可変素子が対向する電極に挟まれた電気光学素子であることを特徴とする請求項９に記載の光コンポーネント。
【請求項１１】
過光線波面の少なくとも一方向を集光する機能を有し、前記透過光線波面における前記方向と垂直な方向にはコリメート化する機能を有する複合機能レンズと、前記複合機能レンズの集光点付近に設置された機能性光素子とを含む光コンポーネントと、入力ファイバと、入力光の偏光状態に変化を与える少なくともひとつの偏光素子とを含むことを特徴とする光デバイス。
【請求項１２】
前記偏光素子が偏光分離素子であることを特徴とする請求項１１に記載の光デバイス。
【請求項１３】
前記機能性光素子に対して前記複合機能レンズが配置された位置の反対側に配置され、前記機能性光素子を出力した光を反射して再び前記機能性光素子に入力するように設置された反射素子を含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２のいずれかに記載の光デバイス。
【請求項１４】
前記機能性光素子と前記反射素子が一体化していることを特徴とする請求項１３に記載の光デバイス。
【請求項１５】
前記機能性光素子が透過光線の偏光状態を変化させる偏光可変素子であることを特徴とした請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の光デバイス。
【請求項１６】
前記偏光可変素子が対向する電極に挟まれた電気光学素子であることを特徴とする請求項１５に記載の光デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−２９２９６５（Ｐ２００８−２９２９６５Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６３１４４（Ｐ２００７−１６３１４４）
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【出願人】（５０４２４３７１８）株式会社トリマティス (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【出願人】（５０４２４３７１８）株式会社トリマティス (24)
【Ｆターム（参考）】
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