該角度能夠利用斯內爾定律導出，由光線的入射側的介質的折射率以及出射側的介質的折射率來決定。
[0108]圖10是說明在利用一個折射面折射光線時的折射角度的界限的圖。
[0109]參照圖10，角度α是光線折射的界限角度。以下，將角度α稱為“最大折射角α ”。最大折射角α是指，在光線入射到介質330的入射角Θ i為臨界角時，出射光線相對于入射光線的角度。
[0110]將介質330的折射率設為rv將介質340的折射率設為ne。根據斯內爾定律，下式成立。
[0111]IiiX sin Θ j = n eX sin Θ e
[0112]在此，Θ e= 90°，因此上式的右邊為n eX sin (90° ) = ne。
[0113]接著，將折射率叫、ne具體設為n i= 2.0、n e= 1.0，求出最大折射角α。通過以下的計算求出最大折射角α。
[0114]2sin Θ i= I
[0115]sin Θ j= 0.5
[0116]Gi= 30。
[0117]/.α = 90。— θ i= 60。
[0118]接著，考慮現實上可能的最大折射角。若如上所述地將入射側的介質330的折射率設為2.0、將出射側的折射率設為1.0來求出最大折射角α，則α為60°。該α就是小于90°的有限的最大折射角。
[0119]此外，在上述計算中，設為Iii= 2.0，但是一般的透鏡的折射率為1.4?1.7左右。因此，本實施方式的最大折射角α為小于60°的角度。
[0120]但是，在利用透鏡的設計等方法來通過折射控制光的情況下，難以在該最大折射角附近控制光。因此，在最大折射角α為60。時，可控制光的最大折射角也就是40°左右。在最大折射角附近難以控制光的理由，在于隨著入射角接近臨界角，出射角相對于入射角的變化率急劇變化，這根據斯內爾定律也可以導出。
[0121]圖11是說明通過平行光學系統與光纖的入射端面光耦合的情況的圖。如圖11所示，從位于透鏡的焦點位置Pl的光源出射的光在介質330中傳輸，在透鏡面350折射從而成為平行光。但是，如上所述，為了能夠控制光，定義有限的折射角(最大40° )。S卩，在平行光學系統中，無法將來自光源的光全部導入。
[0122]但是，由于光纖能夠對以開口角以下的角度入射到纖芯部320的光進行導入，因此無需將平行光導入纖芯部320。如圖12所示，若將光源配置在從透鏡焦點位置Pl向透鏡面350 —側靠近的位置P2，則導入透鏡的來自光源的光會增加，另一方面，從透鏡面350出射的光成為發散光。但是，若該發散光向纖芯部320入射時的入射角度為開口角以下，則能夠使發散光與光纖310 (纖芯部320)耦合。
[0123]例如，如圖12所示，本實施方式的發散光學系統能夠通過使發光面的位置比凸鏡的焦點位置更靠近透鏡面來實現。通常，在凸鏡的焦點的內側(焦點和凸鏡之間)放置物體的情況下，從物體的某一點出射的光通過凸鏡后不會會聚在一點。但是，與從凸鏡出射的光線的方向相反的方向的線在一點相交。因此，通過使發光面的位置比凸鏡的焦點位置更靠近透鏡面，能夠實現發散光學系統。
[0124]此外，在圖11所示的平行光學系統中，將能夠導入光纖310的最大限度的光從發光點(位于焦點位置Pl的光源)出射時的相對于光軸X的角度設為9a。另一方面，在圖12所示的發散光學系統中，將能夠導入光纖310的最大限度的光從發光點(位于位置P2的光源)時的相對于光軸X的角度設為9b。角度0b大于角度0a。
[0125]即，通過采用發散光學系統，在從發光點出射的光中，與光纖耦合的光的角度變大。因此，能夠使與光纖耦合的光量增加。若采用本實施方式，則能夠使向寬范圍出射的出射光與光纖耦合，因此能夠使與光纖耦合的光量增加。因此，若采用本實施方式，則能夠提高耦合效率。
[0126]另外，在本實施方式中，入射到透鏡212的擴散光以更平緩地擴散的方式被折射。因此，若采用本實施方式，則與入射到透鏡的擴散光被折射成擴散程度更大的情況相比，能夠提高耦合效率。關于這一點，參照圖13和圖14進行說明。
[0127]參照圖13，在本實施方式的光學系統中，以使Θ 1> θ 3( Θ 3與投光側光纖180的開口角相等)的方式出射開口角光線U。即，從發光點P出射的擴散光通過透鏡212被折射成更平緩地擴散。在開口角光線11的內側傳輸的光線13以小于Θ 3的角度到達纖芯區域180b，因此光線13能夠在纖芯部181的內部傳輸。由此能夠增加與投光側光纖180耦合的光量。因此，若采用本實施方式，則能夠提高耦合效率。
[0128]圖14是示出了使從光源出射的擴散光進一步發散的光學系統的示意圖。參照圖14，在該光學系統中，以角度Θ I從發光點P出射的光線14在透鏡360的透鏡面360a被折射，而以角度Θ 3入射到投光側光纖180的纖芯區域180b。關于Θ 1、Θ 3，Θ 1〈 Θ 3的關系成立。即，從發光點P出射的擴散光通過透鏡360的透鏡面360a向發散的方向折射。
[0129]在光線14的內側傳輸的光線15通過在透鏡面360a上的折射，以小于Θ 3的角度到達纖芯區域180b。因此，光線15能夠在纖芯部181的內部傳輸。另一方面，在光線14的外側傳輸的光線16以大于Θ 3的角度到達纖芯區域180b，或者，到達投光側光纖180的入射端面中的纖芯區域外側的部分。此外，這里的“入射端面”包括物理學上實際存在的入射端面180a以及超出該入射端面180a的虛擬的面。因此，光線16無法在纖芯部181的內部傳輸。
[0130]因此，在該光學系統中，光線14以及在其內側傳輸的光線15能夠在纖芯部181的內部傳輸。但是，由于透鏡面360a將所入射的擴散光折射成擴散程度更大，因此與本實施方式相比，與投光側光纖180耦合的光量少。
[0131]由于以上的理由，在本實施方式的光學系統中，與圖14所示的光學系統相比，角度Θ I更大，且耦合效率更高。
[0132]進而，如圖15所示，根據本實施方式，在LED芯片162的周圍設置反射鏡164。由此，使從LED芯片162的側面發出的光線Ilb在反射鏡164的反射面164a反射，從而能夠導入透鏡212。光線Ilb被透鏡212折射，相對于與光軸X平行的軸X4，以角度Θ 5到達投光側光纖180的入射端面。若角度Θ 5為投光側光纖180的開口角以下，則光線Ilb能夠在纖芯部181的內部傳輸。因此，通過在LED芯片162的周圍設置反射鏡164，能夠進一步提尚親合效率。
[0133]進而，根據本實施方式，在透鏡212的周圍設置反射鏡202。從透鏡212出射的光線Ilc在反射鏡202的反射面(貫通孔的內周面203a)反射，并相對于與光軸X平行的軸X5，以角度Θ 6到達投光側光纖180的入射端面。若角度Θ 6為投光側光纖180的開口角以下，則光線Ilc能夠在纖芯部181的內部傳輸。因此，通過在透鏡212的周圍設置反射鏡202，能夠進一步提高耦合效率。
[0134]圖16是用于詳細說明利用反射鏡202的效果的圖。參照圖16，在本實施方式中，利用透鏡212 (即折射光學系統)，使所入射的擴散光更平緩地擴散。因此，如已說明的那樣，若采用本實施方式，則能夠提高耦合效率。由于從透鏡212出射的光為擴散光，因此透鏡212的直徑優選小于纖芯區域180b的直徑。
[0135]但是，需要在LED芯片(發光面162a)和透鏡212之間設置有限的間隔。另外，發光面162a不是一點，而具有規定的面積。因此，從耦合效率的觀點出發，需要盡量增大透鏡的直徑。因此，優選地，透鏡直徑和纖芯區域的直徑大致相同。此外，在本實施方式中，透鏡直徑和纖芯區域的直徑大致相同。
[0136]在此，例如，優選纖芯區域180b位于位置A，使得盡可能多的光能夠入射投光側光纖180的纖芯區域180b。但是，由于透鏡212的厚度，在透鏡212和投光側光纖180的入射端面180a之間產生空間370。在本實施方式中，反射鏡202的貫通孔203對應于圖16的空間370。從透鏡212的透鏡面(半球面212a)出射的發散光在該空間307傳輸的期間擴散。在未設置反射鏡202的情況下，從透鏡面(半球面212a)出射的發散光的一部分(光線17)不能入射到纖芯區域。
[0137]在本實施方式中，通過在透鏡212的周圍設置圓筒狀的反射鏡202能夠解決該問題。反射鏡202能夠一邊維持通過透鏡212控制的角度一邊使光反射，因此能夠使通過透鏡212控制的光入射到纖芯部181。進而，使反射鏡202的反射面(貫通孔的內周面203a)以越接近光纖一側內周面203a的直徑越大的方式帶有角度，由此能夠修正光線向纖芯部181入射的入射角度。因此，僅用透鏡212無法控制為向纖芯部181入射的入射角度小于開口角的光(光線18)也能夠通過反射鏡202的反射而入射到纖芯部181。因此，能夠進一步提高耦合效率。
[0138]此外，適宜地設定反射鏡164、202各自的反射面相對于光軸X的角度，以能夠達到上述效果。
[0139]圖17是說明利用本實施方式的投光裝置的耦合效率的測定結果的一例的圖。此夕卜，圖17示出了將發光點P在光軸X上的位置設定在耦合效率達到最大的位置時的耦合效率的測定結果。參照圖17，將來自LED封裝的光直接與光纖耦合時的耦合效率設為基準值(即I)。此時，未設置透鏡212，因此，也不會發生由反射鏡202帶來的光反射。
[0140]在使來自LED封裝160的光經由透鏡212與投光側光纖耦合的情況下，耦合效率約為1.6。進而，通過使從透鏡212出射的光在反射鏡202反射，使耦合效率達到約2.97。由此也能夠說明本實施方式的投光裝置能夠提高耦合效率。
[0141]此外，在上述本實施方式中，以將投光器和受光器一體化的光纖式光電傳感器為例進行了說明，但是顯然也能夠采用投光器和受光器未成為一體而分別收納在不同的外殼內的光纖式光電傳感器。
[0142]另外，本實施方式的傳感器能夠適