JP2001290037A

JP2001290037A - レンズ付プラスチック光ファイバ、受・発光デバイス、及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001290037A
Application number: JP2000102900A
Authority: JP
Inventors: Aya Imada; 彩今田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2001-10-19
Also published as: US6826329B2; US20010028761A1

Abstract

(57)【要約】【課題】集光等の作用をするレンズ素子を利用すること
により再現性を良くしたレンズ付プラスチック光ファイ
バ、及びその製造法である。【解決手段】レンズ付プラスチック光ファイバは、プラ
スチック光ファイバ１、２よりも熱軟化温度の高い媒質
から成る光線を制御するレンズ素子６が、プラスチック
光ファイバ端部に押し当てられてこれと一体化されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック光フ
ァイバ端面を集光等の作用をするレンズと一体化するこ
とにより集光効果等を持つレンズ付プラスチック光ファ
イバ、レンズ付プラスチック光ファイバと受・発光素子
(発光素子或いは受光素子であることを意味する)を結合
して構成した受・発光デバイス(発光デバイス或いは受
光デバイスであることを意味する)、及びその製造方法
等に関する。

【従来の技術】プラスチック光ファイバ同士、またはプ
ラスチック光ファイバと受・発光素子との結合効率を高
めることを目的として、プラスチック光ファイバ端部を
凸レンズ化する提案が幾つか成されている。例えば、溶
剤によりプラスチック光ファイバ先端部を球面化する手
法(特開平１０−２３９５３８号公報)、プラスチック光
ファイバ母材を溶解した有機溶剤中にプラスチック光フ
ァイバ端部を浸漬し、引き上げた後に乾燥させることに
より球面化する手法(特開平１１-３２６６８９号公
報)、感光性樹脂に光ファイバを浸漬し、引き上げた後
に硬化することにより球面化する手法(特開平５−１０
７４２７号公報)、レンズ形成用型を加熱し押し付けて
先端をレンズ形状にする手法(特開平０８-０７５９３５
号公報)、先端部を加熱して軟化させ表面張力により球
面化する手法(特公昭６２−５７００１号公報)等があ
る。また、屈折率分布を有するプラスチック光ファイバ
端面に凹形状を作製する提案としては、加熱金属体によ
る成形方法と、溶剤により溶解する形成方法(特開平１
１−２４２１２９号公報)が提案されている。

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
れら上述の従来手法による凸球面の集光軸の精度は充分
に良いとは言えず、更に光ファイバを加工した後に受・
発光素子とのアライメントを行うという２重の手間を要
することが問題であった。また、端面に凸型球面を有し
ていることから、平面端面の光ファイバと比較しての位
置ずれ許容量も小さくない。本発明は、このような問題
点を改善するために成されたものであり、その目的は、
集光等の作用をするレンズ素子を利用することにより再
現性を良くしたレンズ付プラスチック光ファイバ、及び
その製造法を提供することにある。また、プラスチック
光ファイバの集光レンズ等のレンズ素子との一体化と受
・発光素子との結合を一括して行って構成された受・発
光デバイスを提供することにある。本発明におけるプラ
スチック光ファイバとは、コアとクラッドから成る心線
部がポリマーである光ファイバ素線、ないしはコア部の
みがポリマーである光ファイバ素線を指す。心線周囲
が、保護層やポリマージャケットで被覆されていても良
い。また、心線部がステップインデックス型(屈折率段
階型)の光ファイバでもグレーデッドインデックス（Ｇ
Ｉ）型(屈折率分布型)の光ファイバでも良い。

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のレンズ付プラスチック光ファイバは、プラスチック
光ファイバよりも熱軟化温度の高い媒質から成る光線を
制御するレンズ素子が、前記プラスチック光ファイバ端
部に押し当てられてこれと一体化されたことを特徴とす
る。本発明のレンズ付プラスチック光ファイバにおいて
は、球面等を有しプラスチック光ファイバよりも熱軟化
温度の高い媒質から成る集光レンズ等のレンズ素子を、
このレンズ素子の熱軟化温度以下であり且つプラスチッ
ク光ファイバの熱軟化温度以上に加熱し、この加熱され
たレンズ面を成形型として利用することにより、プラス
チック光ファイバ端面を成形すると共にこれとレンズ素
子とを一体化する。プラスチック光ファイバの端面は、
剃刀等により平面状に切断しておくのがよい。また、こ
の後に、プラスチック光ファイバとレンズ素子とを剥離
することなく、接着剤等で固定し、レンズ付プラスチッ
ク光ファイバを形成するのがよい。上記基本構成に基づ
いて、以下の様な、より具体的な形態が可能である。前
記レンズ素子は、光線を制御する機能を持つものなら、
どのようなレンズ素子でもよいが、典型的には、球面を
有する集光レンズ素子(球レンズなど)や半球面を有する
集光レンズ素子である。半球面集光レンズ素子である場
合、典型的には、その半球面側を光ファイバ端面に押し
当ててこれと一体化する。こうすれば、外面が平坦面に
なって扱い易くなる。その他には、円筒形のＧＩレン
ズ、凹或いは凸型のメニスカスレンズ、非球面を有する
レンズなども、用途に応じて使用し得る。前記レンズ素
子は、典型的には、ガラス製や比較的高い熱軟化温度を
有する樹脂製である。前記プラスチック光ファイバは、
後記する実施の形態で述べる全フッ素化プラスチック光
ファイバなどである。前記レンズ素子は、プラスチック
光ファイバよりも小さな径を有して、外周部においてプ
ラスチック光ファイバに接着剤で接着されるのが良い。
また、上記目的を達成する本発明のレンズ付プラスチッ
ク光ファイバの製造方法は、レンズ素子を保持する形状
の部分を直接或いは間接的に有する熱伝導性基板(図２
の例が直接的に有する例であり、図１の例が間接的に有
する例である)上に保持された該レンズ素子を、該熱伝
導性基板により該レンズ素子の熱軟化温度以下且つプラ
スチック光ファイバの熱軟化温度以上に加熱して、該プ
ラスチック光ファイバ端面に型押しすると共にこれと一
体化させ、光ファイバ端面における光線制御効果(集光
効果など)を持たせることを特徴とする。この製造方法
において、前記レンズ素子を保持する形状の部分は、該
レンズ素子とプラスチック光ファイバとの光軸方向の位
置関係を調整する面をも有し得る。また、前記熱伝導性
基板上に、前記レンズ素子とプラスチック光ファイバの
光軸を前記型押し時にアライメントする光ファイバ保持
部材が設けられてもよい。また、上記目的を達成する本
発明の受・発光デバイスは、基板上に配置された受・発
光素子の上に、プラスチック光ファイバの端部に一体化
された光線を制御するレンズ素子を配置したデバイスで
あって、該レンズ素子はプラスチック光ファイバよりも
熱軟化温度の高い媒質から成り、該デバイスの少なくと
もレンズ素子を含む部位を、レンズ素子の熱軟化温度以
下且つプラスチック光ファイバの熱軟化温度以上に加熱
して、プラスチック光ファイバ端面をレンズ素子に型押
しすると共にこれと一体化させ、光ファイバ端部に光線
制御効果(集光効果など)を持たせたことを特徴とする。
この受・発光デバイスにおいて、前記基板は、前記レン
ズ素子を保持する部分を直接或いは間接的に有し得る。
レンズ素子を保持する部分は、レンズ素子とプラスチッ
ク光ファイバとの光軸方向の位置関係を調整する面をも
有し得る。また、レンズ素子はプラスチック光ファイバ
よりも小さな径を有し、前記レンズ素子を保持する部分
は、レンズ素子よりも大きく前記プラスチック光ファイ
バよりも小さな径を持つ凹部を有し、該凹部の周りの面
でプラスチック光ファイバとレンズ素子との光軸方向の
距離を調整する様にしてもよい。前記レンズ素子を保持
する部分は、レンズ素子と同じ材料で一体的に形成され
てもよい(図４の例を参照)。また、前記基板上に、前記
レンズ素子とプラスチック光ファイバの光軸を前記型押
し時にアライメントする光ファイバ保持部材が設けられ
てもよい。この場合、プラスチック光ファイバは外周部
において前記光ファイバ保持部材に接着剤で接着され得
る。上記本発明の受・発光デバイスにおいては、プラス
チック光ファイバと受・発光素子の結合に、上記プラス
チック光ファイバとレンズ素子の結合手法と同様の手法
を利用している。基板上に配置した受・発光素子の上
に、前記レンズ素子を配置し、このレンズ素子を含む部
位を、レンズ素子の熱軟化温度以下且つプラスチック光
ファイバの熱軟化温度以上に加熱して、レンズ素子のレ
ンズ面を成形型として利用することにより、プラスチッ
ク光ファイバ端面を成形すると共にこれとレンズ素子と
一体化する。この後に、プラスチック光ファイバとレン
ズ素子とを剥離することなく、接着剤等で固定すると、
先端にレンズ素子を有するプラスチック光ファイバを一
体化した受・発光デバイスとなる。ここで、レンズ素子
の受・発光素子上での位置と、成形一体化を行う際のプ
ラスチック光ファイバとレンズ素子の位置のアライメン
トが重要となる。例えば、レンズ素子がプラスチック光
ファイバよりも小さな径である場合、受・発光素子を配
置する基板上に、レンズ素子よりも大きくプラスチック
光ファイバよりも小さな径を少なくとも一部に持つ凹部
を有する層を、受・発光素子とレンズ素子とのアライメ
ントを行うと共にプラスチック光ファイバとレンズ素子
との光軸方向の距離を調整するために設ける。更にこの
上部に、プラスチック光ファイバを保持し、レンズ素子
及び受・発光素子とのアライメントを行う保持層を設け
ることにより、受・発光素子−レンズ素子−プラスチッ
ク光ファイバの全方向におけるアライメントを実現する
ことが出来る。

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ発明の
実施の形態を説明する。（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態による
集光レンズ付プラスチック光ファイバの製造方法を説明
する。図１(a)ないし図２に示すように、熱伝導性基板
５ないし８上に、集光レンズ素子６の固定層(固定材)４
及び／またはプラスチック光ファイバ挿入時における保
持層(アライメント材)３を作製し、集光レンズ６を配置
する。固定層４は、プラスチック光ファイバ１及び２と
レンズ素子６との間の軸方向距離を調整する部材として
も働く。例として、各層３、４、８の形状は図１(d)の
斜視図及び図２に示すようなものとし、集光レンズ６は
球状のものとする。図１の固定層４は適当な厚さを持っ
てレンズ固定用の方形の孔を有し、図２の熱伝導性基板
兼固定材８はレンズ固定用の円錐形の孔（集光レンズ６
の径に合わせて適当な深さと頂角を有する）あるいは開
口部となる側面が正方形で底面（これが図２で現れてい
る）が三角形である三角柱形状の孔８ａを有する。保持
層３は、固定層４の孔の周りに４個所、等角度間隔で配
置された部材から成る。ここで、集光レンズ6はプラス
チック光ファイバ１及び２よりも熱軟化温度が高い媒質
で出来ており、例えばガラス製であり、プラスチック光
ファイバ１及び２は全フッ素化プラスチック光ファイバ
である。次に、この集光レンズ素子6を含む部位を、熱
伝導性基板５により、集光レンズ素子6の熱軟化温度以
下且つプラスチック光ファイバ１及び２の熱軟化温度以
上(１６０℃前後が好ましい)に加熱し、集光レンズ素子
６の球面を成形型として、ここにプラスチック光ファイ
バを挿入成形する(図１(b)、その斜視図である図１(d)
参照)。この際、プラスチック光ファイバ１及び２とレ
ンズ素子６の光軸のアライメントは保持層(アライメン
ト材)３で行われ、光ファイバ１及び２とレンズ素子６
との間の軸方向距離の調整は固定層４の孔の周りの表面
（ここに光ファイバの外周部の端面が当る）で行われ
る。この後、熱伝導性基板５の温度を８０℃前後に低下
し、プラスチック光ファイバ１及び２を引き上げると、
樹脂の吸着により集光レンズ素子６も共に基板５から剥
離される。次に、図１(c)のように集光レンズ６周辺の
光路を妨げない部位に接着剤７を塗布し、完全に固定す
ると、端面に集光効果を持つ集光レンズ６を付けたプラ
スチック光ファイバとなる。（第２の実施の形態）図３に、基板上に配置された受・
発光素子と本発明による集光レンズ付プラスチック光フ
ァイバとの結合構成を有する本発明による第２の実施の
形態の受・発光デバイスを示す。図３に示すように、基
板9上に、集光レンズ素子6の固定層４（プラスチック光
ファイバ１及び２とレンズ素子６との間の軸方向距離を
調整する部材でもある）とプラスチック光ファイバ挿入
時におけるアライメントを行う保持層３を作製し、受・
発光素子１０と球状集光レンズ６を配置する。ここで、
受・発光素子１０と受・発光素子を素子基板９に固定す
るためのハンダは、２００℃程度の耐熱性を有するもの
が好ましい。保持層３、固定層４は第１実施の形態で述
べたものと同じである。受・発光素子１０と球状集光レ
ンズ６の配置関係は、場合に応じて適当に設定する。集
光レンズ素子6を含む部位を、集光レンズ素子6の熱軟化
温度以下且つプラスチック光ファイバ１及び２の熱軟化
温度以上(１６０℃前後が好ましい)に加熱し、集光レン
ズ６の球面を成形型として、ここに第１の実施の形態と
同様にプラスチック光ファイバ１及び２を挿入成形す
る。この後、素子基板9の温度を８０℃前後に低下さ
せ、プラスチック光ファイバの周辺に接着剤７を塗布し
て基板９とプラスチック光ファイバ１及び２とを固定す
る。プラスチック光ファイバ１及び２、レンズ６、受・
発光素子１０のアライメントはすべて保持層３及び固定
層４によって成され、精度の良い集光レンズ6を使用す
ることで光ファイバの先球化を歩留まり良く実現するこ
とが出来る。（第３の実施の形態）図４に、基板上に配置された受・
発光素子と本発明による集光レンズ付プラスチック光フ
ァイバの結合構成から成る本発明による第３の実施の形
態の受・発光デバイスを示す。図４に示すように、基板
９上に半凸球状集光レンズ層１１（プラスチック光ファ
イバ１及び２と該半凸球状集光レンズとの間の軸方向距
離を調整する部材でもある）を作製し、更にプラスチッ
ク光ファイバ保持層３を作製する。半凸球状集光レンズ
層１１は、例えば、樹脂を成形して形成される。半凸球
状集光レンズ層１１は、２００℃程度の耐熱性を持つも
のが好ましい。以降、第２の実施の形態と同様に、半凸
球状集光レンズ層１１の集光レンズ素子を含む部位を加
熱し、ここにプラスチック光ファイバ１及び２を挿入成
形すると共に一体化する。そして、プラスチック光ファ
イバ１及び２の周辺に接着剤７を塗布し基板９と固定す
る。

【発明の効果】以上に説明した様に、本発明で使用され
るプラスチック光ファイバ自体の形状、これとレンズ素
子との接続方法は簡易なものであり、再現性の良い先球
光ファイバ等のレンズ付プラスチック光ファイバを作製
することができる。また、光学素子との結合において
も、作業行程の削減と、先球部等と素子のアライメント
の容易さとを実現した受・発光デバイスの作製が可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す横断面図と斜
視図である。

【図２】本発明の第1の実施の形態の変形例を示す横断
面図である、

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す横断面図であ
る。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示す横断面図であ
る。

【符号の説明】

１プラスチック光ファイバのコア２プラスチック光ファイバのクラッド３プラスチック光ファイバのアライメント材(保持
層) ４集光レンズ素子の固定材(固定層) ５熱伝導性基板６球状集光レンズ７接着剤８熱伝導性固定基板９素子基板１０受・発光素子１１レンズ層

【手続補正書】

【提出日】平成１２年４月６日（２０００．４．６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【0001】

【0002】

【従来の技術】プラスチック光ファイバ同士、またはプ
ラスチック光ファイバと受・発光素子との結合効率を高
めることを目的として、プラスチック光ファイバ端部を
凸レンズ化する提案が幾つか成されている。例えば、溶
剤によりプラスチック光ファイバ先端部を球面化する手
法(特開平１０−２３９５３８号公報)、プラスチック光
ファイバ母材を溶解した有機溶剤中にプラスチック光フ
ァイバ端部を浸漬し、引き上げた後に乾燥させることに
より球面化する手法(特開平１１-３２６６８９号公
報)、感光性樹脂に光ファイバを浸漬し、引き上げた後
に硬化することにより球面化する手法(特開平５−１０
７４２７号公報)、レンズ形成用型を加熱し押し付けて
先端をレンズ形状にする手法(特開平０８-０７５９３５
号公報)、先端部を加熱して軟化させ表面張力により球
面化する手法(特公昭６２−５７００１号公報)等があ
る。

【0003】また、屈折率分布を有するプラスチック光ファ
イバ端面に凹形状を作製する提案としては、加熱金属体
による成形方法と、溶剤により溶解する形成方法(特開
平１１−２４２１２９号公報)が提案されている。

【0004】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
れら上述の従来手法による凸球面の集光軸の精度は充分
に良いとは言えず、更に光ファイバを加工した後に受・
発光素子とのアライメントを行うという２重の手間を要
することが問題であった。また、端面に凸型球面を有し
ていることから、平面端面の光ファイバと比較しての位
置ずれ許容量も小さくない。

【0005】本発明は、このような問題点を改善するために
成されたものであり、その目的は、集光等の作用をする
レンズ素子を利用することにより再現性を良くしたレン
ズ付プラスチック光ファイバ、及びその製造法を提供す
ることにある。また、プラスチック光ファイバの集光レ
ンズ等のレンズ素子との一体化と受・発光素子との結合
を一括して行って構成された受・発光デバイスを提供す
ることにある。本発明におけるプラスチック光ファイバ
とは、コアとクラッドから成る心線部がポリマーである
光ファイバ素線、ないしはコア部のみがポリマーである
光ファイバ素線を指す。心線周囲が、保護層やポリマー
ジャケットで被覆されていても良い。また、心線部がス
テップインデックス型(屈折率段階型)の光ファイバでも
グレーデッドインデックス（ＧＩ）型(屈折率分布型)の
光ファイバでも良い。

【0006】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のレンズ付プラスチック光ファイバは、プラスチック
光ファイバよりも熱軟化温度の高い媒質から成る光線を
制御するレンズ素子が、前記プラスチック光ファイバ端
部に押し当てられてこれと一体化されたことを特徴とす
る。本発明のレンズ付プラスチック光ファイバにおいて
は、球面等を有しプラスチック光ファイバよりも熱軟化
温度の高い媒質から成る集光レンズ等のレンズ素子を、
このレンズ素子の熱軟化温度以下であり且つプラスチッ
ク光ファイバの熱軟化温度以上に加熱し、この加熱され
たレンズ面を成形型として利用することにより、プラス
チック光ファイバ端面を成形すると共にこれとレンズ素
子とを一体化する。プラスチック光ファイバの端面は、
剃刀等により平面状に切断しておくのがよい。また、こ
の後に、プラスチック光ファイバとレンズ素子とを剥離
することなく、接着剤等で固定し、レンズ付プラスチッ
ク光ファイバを形成するのがよい。

【0007】上記基本構成に基づいて、以下の様な、より具
体的な形態が可能である。前記レンズ素子は、光線を制
御する機能を持つものなら、どのようなレンズ素子でも
よいが、典型的には、球面を有する集光レンズ素子(球
レンズなど)や半球面を有する集光レンズ素子である。
半球面集光レンズ素子である場合、典型的には、その半
球面側を光ファイバ端面に押し当ててこれと一体化す
る。こうすれば、外面が平坦面になって扱い易くなる。
その他には、円筒形のＧＩレンズ、凹或いは凸型のメニ
スカスレンズ、非球面を有するレンズなども、用途に応
じて使用し得る。

【0008】前記レンズ素子は、典型的には、ガラス製や比
較的高い熱軟化温度を有する樹脂製である。前記プラス
チック光ファイバは、後記する実施の形態で述べる全フ
ッ素化プラスチック光ファイバなどである。

【0009】前記レンズ素子は、プラスチック光ファイバよ
りも小さな径を有して、外周部においてプラスチック光
ファイバに接着剤で接着されるのが良い。

【0010】また、上記目的を達成する本発明のレンズ付プ
ラスチック光ファイバの製造方法は、レンズ素子を保持
する形状の部分を直接或いは間接的に有する熱伝導性基
板(図２の例が直接的に有する例であり、図１の例が間
接的に有する例である)上に保持された該レンズ素子
を、該熱伝導性基板により該レンズ素子の熱軟化温度以
下且つプラスチック光ファイバの熱軟化温度以上に加熱
して、該プラスチック光ファイバ端面に型押しすると共
にこれと一体化させ、光ファイバ端面における光線制御
効果(集光効果など)を持たせることを特徴とする。

【0011】この製造方法において、前記レンズ素子を保持
する形状の部分は、該レンズ素子とプラスチック光ファ
イバとの光軸方向の位置関係を調整する面をも有し得
る。また、前記熱伝導性基板上に、前記レンズ素子とプ
ラスチック光ファイバの光軸を前記型押し時にアライメ
ントする光ファイバ保持部材が設けられてもよい。

【0012】また、上記目的を達成する本発明の受・発光デ
バイスは、基板上に配置された受・発光素子の上に、プ
ラスチック光ファイバの端部に一体化された光線を制御
するレンズ素子を配置したデバイスであって、該レンズ
素子はプラスチック光ファイバよりも熱軟化温度の高い
媒質から成り、該デバイスの少なくともレンズ素子を含
む部位を、レンズ素子の熱軟化温度以下且つプラスチッ
ク光ファイバの熱軟化温度以上に加熱して、プラスチッ
ク光ファイバ端面をレンズ素子に型押しすると共にこれ
と一体化させ、光ファイバ端部に光線制御効果(集光効
果など)を持たせたことを特徴とする。

【0013】この受・発光デバイスにおいて、前記基板は、
前記レンズ素子を保持する部分を直接或いは間接的に有
し得る。レンズ素子を保持する部分は、レンズ素子とプ
ラスチック光ファイバとの光軸方向の位置関係を調整す
る面をも有し得る。また、レンズ素子はプラスチック光
ファイバよりも小さな径を有し、前記レンズ素子を保持
する部分は、レンズ素子よりも大きく前記プラスチック
光ファイバよりも小さな径を持つ凹部を有し、該凹部の
周りの面でプラスチック光ファイバとレンズ素子との光
軸方向の距離を調整する様にしてもよい。前記レンズ素
子を保持する部分は、レンズ素子と同じ材料で一体的に
形成されてもよい(図４の例を参照)。また、前記基板上
に、前記レンズ素子とプラスチック光ファイバの光軸を
前記型押し時にアライメントする光ファイバ保持部材が
設けられてもよい。この場合、プラスチック光ファイバ
は外周部において前記光ファイバ保持部材に接着剤で接
着され得る。

【0014】上記本発明の受・発光デバイスにおいては、プ
ラスチック光ファイバと受・発光素子の結合に、上記プ
ラスチック光ファイバとレンズ素子の結合手法と同様の
手法を利用している。基板上に配置した受・発光素子の
上に、前記レンズ素子を配置し、このレンズ素子を含む
部位を、レンズ素子の熱軟化温度以下且つプラスチック
光ファイバの熱軟化温度以上に加熱して、レンズ素子の
レンズ面を成形型として利用することにより、プラスチ
ック光ファイバ端面を成形すると共にこれとレンズ素子
と一体化する。この後に、プラスチック光ファイバとレ
ンズ素子とを剥離することなく、接着剤等で固定する
と、先端にレンズ素子を有するプラスチック光ファイバ
を一体化した受・発光デバイスとなる。

【0015】ここで、レンズ素子の受・発光素子上での位置
と、成形一体化を行う際のプラスチック光ファイバとレ
ンズ素子の位置のアライメントが重要となる。例えば、
レンズ素子がプラスチック光ファイバよりも小さな径で
ある場合、受・発光素子を配置する基板上に、レンズ素
子よりも大きくプラスチック光ファイバよりも小さな径
を少なくとも一部に持つ凹部を有する層を、受・発光素
子とレンズ素子とのアライメントを行うと共にプラスチ
ック光ファイバとレンズ素子との光軸方向の距離を調整
するために設ける。更にこの上部に、プラスチック光フ
ァイバを保持し、レンズ素子及び受・発光素子とのアラ
イメントを行う保持層を設けることにより、受・発光素
子−レンズ素子−プラスチック光ファイバの全方向にお
けるアライメントを実現することが出来る。

【0016】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ発明の
実施の形態を説明する。

【0017】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形
態による集光レンズ付プラスチック光ファイバの製造方
法を説明する。図１(a)ないし図２に示すように、熱伝
導性基板５ないし８上に、集光レンズ素子６の固定層
(固定材)４及び／またはプラスチック光ファイバ挿入時
における保持層(アライメント材)３を作製し、集光レン
ズ６を配置する。固定層４は、プラスチック光ファイバ
１及び２とレンズ素子６との間の軸方向距離を調整する
部材としても働く。例として、各層３、４、８の形状は
図１(d)の斜視図及び図２に示すようなものとし、集光
レンズ６は球状のものとする。図１の固定層４は適当な
厚さを持ってレンズ固定用の方形の孔を有し、図２の熱
伝導性基板兼固定材８はレンズ固定用の円錐形の孔（集
光レンズ６の径に合わせて適当な深さと頂角を有する）
あるいは開口部となる側面が正方形で底面（これが図２
で現れている）が三角形である三角柱形状の孔８ａを有
する。保持層３は、固定層４の孔の周りに４個所、等角
度間隔で配置された部材から成る。ここで、集光レンズ
6はプラスチック光ファイバ１及び２よりも熱軟化温度
が高い媒質で出来ており、例えばガラス製であり、プラ
スチック光ファイバ１及び２は全フッ素化プラスチック
光ファイバである。

【0018】次に、この集光レンズ素子6を含む部位を、熱
伝導性基板５により、集光レンズ素子6の熱軟化温度以
下且つプラスチック光ファイバ１及び２の熱軟化温度以
上(１６０℃前後が好ましい)に加熱し、集光レンズ素子
６の球面を成形型として、ここにプラスチック光ファイ
バを挿入成形する(図１(b)、その斜視図である図１(d)
参照)。この際、プラスチック光ファイバ１及び２とレ
ンズ素子６の光軸のアライメントは保持層(アライメン
ト材)３で行われ、光ファイバ１及び２とレンズ素子６
との間の軸方向距離の調整は固定層４の孔の周りの表面
（ここに光ファイバの外周部の端面が当る）で行われ
る。

【0019】この後、熱伝導性基板５の温度を８０℃前後に
低下し、プラスチック光ファイバ１及び２を引き上げる
と、樹脂の吸着により集光レンズ素子６も共に基板５か
ら剥離される。次に、図１(c)のように集光レンズ６周
辺の光路を妨げない部位に接着剤７を塗布し、完全に固
定すると、端面に集光効果を持つ集光レンズ６を付けた
プラスチック光ファイバとなる。

【0020】（第２の実施の形態）図３に、基板上に配置さ
れた受・発光素子と本発明による集光レンズ付プラスチ
ック光ファイバとの結合構成を有する本発明による第２
の実施の形態の受・発光デバイスを示す。

【0021】図３に示すように、基板9上に、集光レンズ素
子6の固定層４（プラスチック光ファイバ１及び２とレ
ンズ素子６との間の軸方向距離を調整する部材でもあ
る）とプラスチック光ファイバ挿入時におけるアライメ
ントを行う保持層３を作製し、受・発光素子１０と球状
集光レンズ６を配置する。ここで、受・発光素子１０と
受・発光素子を素子基板９に固定するためのハンダは、
２００℃程度の耐熱性を有するものが好ましい。保持層
３、固定層４は第１実施の形態で述べたものと同じであ
る。受・発光素子１０と球状集光レンズ６の配置関係
は、場合に応じて適当に設定する。

【0022】集光レンズ素子6を含む部位を、集光レンズ素
子6の熱軟化温度以下且つプラスチック光ファイバ１及
び２の熱軟化温度以上(１６０℃前後が好ましい)に加熱
し、集光レンズ６の球面を成形型として、ここに第１の
実施の形態と同様にプラスチック光ファイバ１及び２を
挿入成形する。この後、素子基板9の温度を８０℃前後
に低下させ、プラスチック光ファイバの周辺に接着剤７
を塗布して基板９とプラスチック光ファイバ１及び２と
を固定する。

【0023】プラスチック光ファイバ１及び２、レンズ６、
受・発光素子１０のアライメントはすべて保持層３及び
固定層４によって成され、精度の良い集光レンズ6を使
用することで光ファイバの先球化を歩留まり良く実現す
ることが出来る。

【0024】（第３の実施の形態）図４に、基板上に配置さ
れた受・発光素子と本発明による集光レンズ付プラスチ
ック光ファイバの結合構成から成る本発明による第３の
実施の形態の受・発光デバイスを示す。

【0025】図４に示すように、基板９上に半凸球状集光レ
ンズ層１１（プラスチック光ファイバ１及び２と該半凸
球状集光レンズとの間の軸方向距離を調整する部材でも
ある）を作製し、更にプラスチック光ファイバ保持層３
を作製する。半凸球状集光レンズ層１１は、例えば、樹
脂を成形して形成される。半凸球状集光レンズ層１１
は、２００℃程度の耐熱性を持つものが好ましい。

【0026】以降、第２の実施の形態と同様に、半凸球状集
光レンズ層１１の集光レンズ素子を含む部位を加熱し、
ここにプラスチック光ファイバ１及び２を挿入成形する
と共に一体化する。そして、プラスチック光ファイバ１
及び２の周辺に接着剤７を塗布し基板９と固定する。

【0027】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック光ファイバよりも熱軟化温度
の高い媒質から成る光線を制御するレンズ素子が、前記
プラスチック光ファイバ端部に押し当てられてこれと一
体化されたことを特徴とするレンズ付プラスチック光フ
ァイバ。
【請求項２】前記レンズ素子は球面を有する集光レンズ
素子である請求項１記載のレンズ付プラスチック光ファ
イバ。
【請求項３】前記レンズ素子は球レンズである請求項２
記載のレンズ付プラスチック光ファイバ。
【請求項４】前記レンズ素子は半球面を有する集光レン
ズ素子である請求項２記載のレンズ付プラスチック光フ
ァイバ。
【請求項５】前記レンズ素子はガラス製ないしプラスチ
ック製である請求項１乃至４の何れかに記載のレンズ付
プラスチック光ファイバ。
【請求項６】前記プラスチック光ファイバは全フッ素化
プラスチック光ファイバである請求項１乃至５の何れか
に記載のレンズ付プラスチック光ファイバ。
【請求項７】前記レンズ素子は、前記プラスチック光フ
ァイバよりも小さな径を有する請求項１乃至６の何れか
に記載のレンズ付プラスチック光ファイバ。
【請求項８】前記レンズ素子は外周部において前記プラ
スチック光ファイバに接着剤で接着されている請求項７
記載のレンズ付プラスチック光ファイバ。
【請求項９】請求項１乃至８の何れかに記載のレンズ付
プラスチック光ファイバの製造方法において、レンズ素
子を保持する形状の部分を直接或いは間接的に有する熱
伝導性基板上に保持された該レンズ素子を、該熱伝導性
基板により該レンズ素子の熱軟化温度以下且つプラスチ
ック光ファイバの熱軟化温度以上に加熱して、該プラス
チック光ファイバ端面に型押しすると共にこれと一体化
させ、光ファイバ端面における光線制御効果を持たせる
ことを特徴とするレンズ付プラスチック光ファイバの製
造方法。
【請求項１０】前記レンズ素子を保持する形状の部分
は、該レンズ素子とプラスチック光ファイバとの光軸方
向の位置関係を調整する面をも有する請求項８記載のレ
ンズ付プラスチック光ファイバの製造方法。
【請求項１１】前記熱伝導性基板上に、前記レンズ素子
とプラスチック光ファイバの光軸を前記型押し時にアラ
イメントする光ファイバ保持部材が設けられる請求項９
または１０に記載のレンズ付プラスチック光ファイバの
製造方法。
【請求項１２】前記レンズ素子は球面を有する集光レン
ズ素子である請求項９、１０または１１に記載のレンズ
付プラスチック光ファイバの製造方法。
【請求項１３】前記レンズ素子は球レンズである請求項
１２記載のレンズ付プラスチック光ファイバの製造方
法。
【請求項１４】前記レンズ素子は半球面を有する集光レ
ンズ素子である請求項１２記載のレンズ付プラスチック
光ファイバの製造方法。
【請求項１５】前記レンズ素子はガラス製ないしプラス
チック製である請求項９乃至１４の何れかに記載のレン
ズ付プラスチック光ファイバの製造方法。
【請求項１６】前記プラスチック光ファイバは全フッ素
化プラスチック光ファイバである請求項９乃至１５の何
れかに記載のレンズ付プラスチック光ファイバの製造方
法。
【請求項１７】前記レンズ素子は、前記プラスチック光
ファイバよりも小さな径を有する請求項９乃至１６の何
れかに記載のレンズ付プラスチック光ファイバの製造方
法。
【請求項１８】前記レンズ素子は外周部において前記プ
ラスチック光ファイバに接着剤で接着される請求項１７
記載のレンズ付プラスチック光ファイバの製造方法。
【請求項１９】基板上に配置された受・発光素子の上
に、プラスチック光ファイバの端部に一体化された光線
を制御するレンズ素子を配置したデバイスにおいて、該
レンズ素子は該プラスチック光ファイバよりも熱軟化温
度の高い媒質から成り、該デバイスの少なくとも該レン
ズ素子を含む部位を、該レンズ素子の熱軟化温度以下且
つ前記プラスチック光ファイバの熱軟化温度以上に加熱
して、前記プラスチック光ファイバ端面を前記レンズ素
子に型押しすると共にこれと一体化させ、光ファイバ端
部に光線制御効果を持たせたことを特徴とする受・発光
デバイス。
【請求項２０】前記基板は、前記レンズ素子を保持する
部分を直接或いは間接的に有する請求項１９記載の受・
発光デバイス。
【請求項２１】前記レンズ素子を保持する部分は、該レ
ンズ素子とプラスチック光ファイバとの光軸方向の位置
関係を調整する面をも有する請求項２０記載の受・発光
デバイス。
【請求項２２】前記レンズ素子はプラスチック光ファイ
バよりも小さな径を有し、前記レンズ素子を保持する部
分は、該レンズ素子よりも大きく前記プラスチック光フ
ァイバよりも小さな径を持つ凹部を有し、該凹部の周り
の面でプラスチック光ファイバとレンズ素子との光軸方
向の距離を調整する請求項２１記載の受・発光デバイ
ス。
【請求項２３】前記レンズ素子を保持する部分は、該レ
ンズ素子と同じ材料で一体的に形成されている請求項２
０または２１に記載の受・発光デバイス。
【請求項２４】前記基板上に、前記レンズ素子とプラス
チック光ファイバの光軸を前記型押し時にアライメント
する光ファイバ保持部材が設けられている請求項１９乃
至２３の何れかに記載の受・発光デバイス。
【請求項２５】前記プラスチック光ファイバは外周部に
おいて前記光ファイバ保持部材に接着剤で接着されてい
る請求項２４記載の受・発光デバイス。
【請求項２６】前記レンズ素子は球面を有する集光レン
ズ素子である請求項１９乃至２５の何れかに記載の受・
発光デバイス。
【請求項２７】前記レンズ素子は球レンズである請求項
２６記載の受・発光デバイス。
【請求項２８】前記レンズ素子は半球面を有する集光レ
ンズ素子である請求項２６記載の受・発光デバイス。
【請求項２９】前記レンズ素子はガラス製ないしプラス
チック製である請求項１９乃至２８の何れかに記載の受
・発光デバイス。
【請求項３０】前記プラスチック光ファイバは全フッ素
化プラスチック光ファイバである請求項１９乃至２９の
何れかに記載の受・発光デバイス。