特許 6874596 プリズム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6874596

(24)【登録日】2021年4月26日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】プリズム

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/04 20060101AFI20210510BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/04 F

   G02B6/42

【請求項の数】6

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-161772(P2017-161772)

(22)【出願日】2017年8月25日

(65)【公開番号】特開2019-40063(P2019-40063A)

(43)【公開日】2019年3月14日

【審査請求日】2020年4月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001232

【氏名又は名称】特許業務法人 宮▲崎▼・目次特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】富田 充

【審査官】 植野 孝郎

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／１３０５８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１３７４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５１０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５３０６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５３７５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３７６５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／００− ５／１３６

Ｇ０２Ｂ ６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光が入射する入射面と、
入射した光が反射する反射面と、
光を出射する出射面とを備え、
前記出射面が、前記入射面に直交する方向に対して傾斜しており、
前記入射面に略直交する方向に延びる底面を有する支持台が、前記出射面側に設けられており、前記底面に対して、前記出射面が傾斜している、プリズム。

【請求項2】

前記入射面と前記出射面とがなす角が鋭角である、請求項１に記載のプリズム。

【請求項3】

前記出射面が前記入射面に直交する方向に対して傾斜している傾斜角度が５°以上、１５°以下である、請求項２に記載のプリズム。

【請求項4】

前記入射面にレンズが設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプリズム。

【請求項5】

前記入射面、前記反射面及び前記出射面を接続し、かつ対向し合う第１の側面及び第２の側面をさらに備え、
前記第１の側面と前記第２の側面とを結ぶ方向に、前記レンズが一列に複数設けられている、請求項４に記載のプリズム。

【請求項6】

前記出射面の反対側に、把持部が設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプリズム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリズムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光学素子間を光学的に結合する素子として、プリズムが用いられている。このようなプリズムの一例が下記の特許文献１に開示されている。特許文献１においては、プリズムは、出射面が面型光素子に対向するように配置されている。プリズムの入射面には、光ファイバーが接合されている。光ファイバーから出射された光は、プリズム内を通り、面型光素子に受光される。このプリズムの出射面には、面型光素子に集光するために、レンズが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１３−０９９６８５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

面型光素子の受光面においては、一部の光は反射する。そのため、特許文献１の光モジュールにおいては、反射した光がプリズムの出射面から再度入射することがあった。再度プリズムに入射した光は、面型光素子に向かい光がプリズム内を進む経路を逆行し、光ファイバーに至ることがあった。このような戻り光が、光モジュールの特性に影響を及ぼすおそれがあった。

【0005】

本発明の目的は、戻り光を十分に抑制することができるプリズムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のプリズムは、光が入射する入射面と、入射した光が反射する反射面と、光を出射する出射面とを備え、出射面が、入射面に直交する方向に対して傾斜している。

【0007】

入射面と出射面とがなす角が鋭角であることが好ましい。出射面が入射面に直交する方向に対して傾斜している傾斜角度が５°以上、１５°以下であることがより好ましい。

【0008】

入射面にレンズが設けられていることが好ましい。

【0009】

入射面、反射面及び出射面を接続し、かつ対向し合う第１の側面及び第２の側面がさらに備えられており、第１の側面と第２の側面とを結ぶ方向に、レンズが一列に複数設けられていてもよい。

【0010】

入射面に略直交する方向に延びる底面を有する支持台が、出射面側に設けられていることが好ましい。

【0011】

出射面の反対側に、把持部が設けられていることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明のプリズムによれば、戻り光を十分に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施形態のプリズムを示す模式的斜視図である。

【図2】図１中のＩ−Ｉ線に沿うプリズムの模式的断面図である。

【図3】本発明の第１の実施形態において、プリズムから出射された光が受光素子において反射される例を模式的に示す図である。

【図4】本発明の第１の実施形態の変形例のプリズムを示す模式的斜視図である。

【図5】本発明の第２の実施形態のプリズムを示す模式的斜視図である。

【図6】本発明の第２の実施形態のプリズムが把持される例を模式的に示す、第１の側面側から見た図である。

【図7】本発明の第２の実施形態のプリズムが把持される例を模式的に示す、入射面側から見た図である。

【図8】本発明の第３の実施形態のプリズムを示す模式的斜視図である。

【図9】本発明の第３の実施形態の変形例のプリズムを示す模式的斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。

【0015】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のプリズムを示す模式的斜視図である。図２は、図１中のＩ−Ｉ線に沿うプリズムの模式的断面図である。図１に示すように、プリズム１は、光が入射する入射面２と、入射した光が反射する反射面３と、光を出射する出射面４とを備える。図２に示すように、光源１０２から出射された光はプリズム１を通り、例えば、受光素子１０３に受光される。

【0016】

図１に戻り、プリズム１は、第１の側面５及び第２の側面６と、対向面７とをさらに備える。第１の側面５及び第２の側面６は対向し合っており、かつ入射面２、反射面３及び出射面４を接続している。対向面７は入射面２に対向しており、かつ反射面３、出射面４、第１の側面５及び第２の側面６を接続している。

【0017】

なお、プリズム１は対向面７を有していなくともよく、反射面３と出射面４とが直接的に接続されていてもよい。もっとも、プリズム１は対向面７を有することが好ましい。反射面３と出射面４とを結ぶ方向に沿う対向面７を有することにより、図示しない位置調整用の治具等にプリズム１を押し当てて位置調整を行うことが可能となり、実装時の光軸調整をより一層容易に行うことができる。

【0018】

入射面２には複数のレンズ８が設けられている。各レンズ８は凸レンズである。具体的には、複数のレンズ８は、第１の側面５と第２の側面６とを結ぶ方向に一列に設けられている。このように、本実施形態のプリズム１はプリズムレンズアレイである。各レンズ８により、プリズム１に入射した光を集光させることができる。なお、レンズ８の個数は特に限定されない。また、レンズ８は必ずしも設けられていなくともよい。

【0019】

出射面４側には支持台９Ａ，９Ｂが設けられている。支持台９Ａは入射面２に略直交する方向に延びる底面１９Ａを有する。同様に、支持台９Ｂも入射面２に略直交する方向に延びる底面１９Ｂを有する。プリズム１は、例えば、受光素子を有する光モジュールに実装される。このとき、プリズム１は、支持台９Ａ，９Ｂの底面１９Ａ，１９Ｂ側から光モジュールに実装される。

【0020】

支持台９Ａ，９Ｂは、プリズム１の他の部分と一体的に形成されている。本実施形態においては、支持台９Ａの表面は、入射面２、第１の側面５及び対向面７と一体的に形成されている。支持台９Ｂの表面は、入射面２、第２の側面６及び対向面７と一体的に形成されている。

【0021】

なお、支持台９Ａ，９Ｂの配置や形状は上記に限定されない。例えば、支持台９Ａ，９Ｂは、入射面２、第１の側面５、第２の側面６及び対向面７よりも内側に形成されていてもよい。あるいは、出射面４側から見て、コの字状等の形状を有する１つの支持台が設けられていてもよい。プリズム１は支持台９Ａ，９Ｂを有していなくともよい。この場合には、例えば、第１の側面５または第２の側面６が、光モジュールの他の部品等に接合される。

【0022】

ここで、プリズム１が実装される実装面をｘ方向及びｙ方向に延びる面とし、実装面に垂直な方向をｚ方向とする。入射面２はｚ方向及びｙ方向に延びている。

【0023】

本実施形態の特徴は、図２に示すように、出射面４が入射面２に直交する方向に対して傾斜していることにある。これにより、ｚ方向から傾斜した方向に、出射面４から光Ｌを出射させることができる。よって、図３に示すように、受光素子１０３の受光面から光Ｌの一部が反射しても、光Ｌが受光面に入射した方向とは異なる方向に反射されることとなる。従って、戻り光を十分に抑制することができる。これにより、プリズム１が搭載される光モジュールの光学的特性等に対する戻り光による影響を、効果的に抑制することができる。

【0024】

図２に示す、入射面２と出射面４とがなす角は、鋭角であることが好ましい。この場合には、プリズム１から離れる方向に光Ｌを出射面４から出射させることができる。よって、受光素子１０３から反射した光がプリズム１に再度入射することを抑制することができる。

【0025】

出射面４が入射面２に直交する方向に対して傾斜している傾斜角度θ１は、３°以上であることが好ましく、５°以上であることがより好ましい。傾斜角度θ１が小さすぎると、戻り光を十分に抑制することができないおそれがある。一方で、傾斜角度θ１は、１７°以下であることが好ましく、１５°以下であることがより好ましい。傾斜角度θ１が大きすぎると、光Ｌがｚ方向に対して大きい角度で出射されることとなる。そのため、受光素子１０３とプリズム１との距離を長くすることを要し、光モジュール全体としての小型化が困難となるおそれがある。

【0026】

反射面３が入射面２に直交する方向に対して傾斜している傾斜角度θ２は、３０°以上、４３°以下であることが好ましく、３２°以上、４１°以下であることがより好ましい。この場合には、入射した光を反射面３においてより一層全反射させ易い。よって、プリズム１に屈折率が低いガラスを用いた場合においても、入射した光を全反射させることができ、受光素子１０３に至るまでの光の減衰を効果的に抑制することができる。このように、プリズム１に用いる材料の選択肢を広げることができる。

【0027】

一方で、反射面３の傾斜角度θ２は、４７°以上、６０°以下であることが好ましく、４９°以上、５７°以下であることがより好ましい。それによって、ｘ方向におけるプリズム１の厚みを低減することができ、プリズム１をより一層小型化することができる。なお、傾斜角度θ２が大きすぎると、光源１０２から入射した光が反射面３において全反射せず、反射面３から出射され易くなるおそれがある。ここで、反射面３には反射膜が設けられていてもよい。もっとも、傾斜角度θ２を、光源１０２から入射された光が反射面３から出射され難い上記範囲内とすることにより、受光素子１０３に至るまでの光の減衰を効果的に抑制することができる。

【0028】

レンズ８は入射面２に設けられていることが好ましい。それによって、入射面２に入射する光がコリメート光以外の光であっても、光がプリズム１に入射する際に集光することができるため、反射面３や出射面４における光学有効面を限定することができ、部品形状の自由度を向上させたり、生産上の歩留りを向上させたりすることができる。なお、レンズ８は、入射面２及び出射面４の両方に設けられていてもよく、あるいは、出射面４のみに設けられていてもよい。

【0029】

図１に示す本実施形態のように、プリズム１は支持台９Ａ，９Ｂを有することが好ましい。この場合には、光モジュールに実装するに際し、支持台９Ａ，９Ｂの底面１９Ａ，１９Ｂ側からプリズム１を載置すればよい。よって、プリズム１を容易に実装することができる。ここで、実装するための部品の点数が多くなるほど、プリズム１の位置ずれが生じる要素は増えることとなる。本実施形態においては、支持台９Ａ，９Ｂは他の部分と一体的に形成されているため、プリズム１を実装するための部品の点数を削減することができる。よって、プリズム１を実装する際の位置精度を高めることができる。

【0030】

図４は、第１の実施形態の変形例のプリズムを示す模式的斜視図である。本変形例のプリズム２１は、入射面２と反射面３とを接続する面２５を有する。このように、入射面２、反射面３、出射面４、第１の側面５、第２の側面６及び対向面７以外の面が設けられていてもよい。

【0031】

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態のプリズムを示す模式的斜視図である。本実施形態は、出射面４の反対側に把持部３６が設けられている点において、第１の実施形態と異なる。把持部３６は入射面２が延びるｚ方向に延びている。

【0032】

把持部３６の表面は、入射面２、第１の側面５及び第２の側面６と一体的に設けられている。なお、把持部３６は、入射面２、第１の側面５及び第２の側面６の内側に設けられていてもよい。

【0033】

図６は、第２の実施形態のプリズムが把持される例を模式的に示す、第１の側面側から見た図である。図７は、第２の実施形態のプリズムが把持される例を模式的に示す、入射面側から見た図である。

【0034】

図６及び図７に示すように、プリズム３１の把持部３６がアーム１０４により把持されている。図７に示すように、本実施形態では、把持部３６は第１の側面５と第２の側面６とを接続するように設けられている。把持部３６のｙ方向に沿う長さは、プリズム３１のｙ方向に沿う全長と同じである。よって、アーム１０４によりプリズム３１を把持する部分の面積を大きくすることができる。従って、プリズム３１をより確実に把持することができるため、プリズム３１を容易に実装することができ、かつ実装する際の位置精度を高めることができる。加えて、アーム１０４によりプリズム３１を把持する力が狭い面積に集中し難いため、プリズム３１に割れや欠けが生じ難い。

【0035】

本実施形態においても、出射面４が入射面２に直交する方向に対して傾斜している。よって、ｚ方向から傾斜した方向に、出射面４から光を出射させることができ、戻り光を十分に抑制することができる。

【0036】

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態のプリズムを示す模式的斜視図である。本実施形態は、入射面２に突起部４７Ａ，４７Ｂが設けられている点において第２の実施形態と異なる。

【0037】

突起部４７Ａ，４７Ｂはｚ方向に延びている。突起部４７Ａは入射面２から支持台９Ａ近傍に至っている。突起部４７Ｂは入射面２から支持台９Ｂ近傍に至っている。突起部４７Ａ，４７Ｂは把持部３６には至っていない。入射面２に直交する、ｘ方向及びｙ方向に延びる平面に沿う突起部４７Ａ，４７Ｂの断面形状は、特に限定されないが、本実施形態では三角形である。なお、突起部４７Ａ，４７Ｂの上記断面形状は、例えば、略矩形状や略半円形状等であってもよい。

【0038】

プリズム４１の実装に際し、突起部４７Ａ，４７Ｂを基準とすることにより、容易にアライメントすることができる。よって、プリズム４１を実装する際の位置精度を効果的に高めることができる。加えて、突起部４７Ａ，４７Ｂは把持部３６に至っていないため、第２の実施形態と同様に、アームによりプリズム４１を把持する際に、突起部４７Ａや突起部４７Ｂとの物理的干渉を回避することができ、安定的に把持する部分の面積を十分に確保することができる。

【0039】

本実施形態においても、出射面４が入射面２に直交する方向に対して傾斜している。よって、ｚ方向から傾斜した方向に、出射面４から光を出射させることができ、戻り光を十分に抑制することができる。

【0040】

図９は、第３の実施形態の変形例のプリズムを示す模式的斜視図である。本変形例においては、突起部５７Ａ，５７Ｂは把持部３６に至っている。この場合には、アームによりプリズム５１を把持する際に、把持部３６における突起部５７Ａと突起部５７Ｂとの間をアーム等により把持すればよい。突起部５７Ａ，５７Ｂの位置は特に限定されず、例えば、支持台９Ａ，９Ｂのみに設けられていてもよい。あるいは、例えば、２つの突起部が把持部３６に設けられており、他の２つの突起部が支持台９Ａ，９Ｂに設けられていてもよい。突起部が１つのみであってもよい。

【符号の説明】

【0041】

１…プリズム
２…入射面
３…反射面
４…出射面
５，６…第１，第２の側面
７…対向面
８…レンズ
９Ａ，９Ｂ…支持台
１９Ａ，１９Ｂ…底面
２１…プリズム
２５…面
３１…プリズム
３６…把持部
４１…プリズム
４７Ａ，４７Ｂ…突起部
５１…プリズム
５７Ａ，５７Ｂ…突起部
１０２…光源
１０３…受光素子
１０４…アーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】