JP2003337244A - 光ファイバ位置決めユニット及び光ファイバアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 光出射角度の誤差が小さな光ファイバアレイ
を提供すること。 【解決手段】 光ファイバアレイ１０は、それぞれが光
ファイバ１２の一端に設けられた素線部分１４の先端部
を受け入れて位置決めし固定する複数の位置決め穴２４
を有する光ファイバ位置決めユニット１８と、素線部分
が前記位置決め穴に配置され固定された光ファイバとを
備え、位置決め穴内における光ファイバの素線部分が当
該位置決め穴の内面に、全ての位置決め穴について同一
方向に押し付けられた状態で固定されていることを特徴
とする。素線部分が同一方向に位置決め穴の内面に押し
付けられることから、素線部分の位置決め穴内での遊び
がなくなり、素線部分の配向性、ひいては光出射角度の
精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数本の光ファイ
バを二次元に配列してなる光ファイバアレイ、及びその
ような光ファイバアレイを製造するために用いられる光
ファイバ位置決めユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】複数本の光ファイバを二次元に配列して
構成された光ファイバアレイとしては、特開平１０−２
６８１４５号公報や特開２００１−３０７５９号公報等
に記載のものが知られている。

【０００３】特開平１０−２６８１４５号公報に記載の
光ファイバアレイは、複数個の穴が高精度に形成された
多数枚のセラミクス板（公報には１５枚のセラミクス板
が例示されている）を並べ、整列した穴のそれぞれに光
ファィバを挿入、固定して構成されている。

【０００４】また、特開２００１−３０７５９号公報に
記載の光ファィバアレイは、Ｖ溝プレートのＶ溝に光フ
ァイバを載せて接着剤により固定し、更にその上にＶ溝
プレートを積層して構成されたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の二次元配列型光ファイバアレイには次の
ような問題点がある。

【０００６】特開平１０−２６８１４５号公報に記載の
ものについては、多数枚のセラミクス板を並べて穴を整
列させる必要があるため、穴の加工精度を極めて高くし
なければならない。また、光ファィバを穴に挿入する前
の段階で、並べられたセラミクス板の穴に線状体を挿入
して位置合わせを行っておく必要がある。従って、製造
に極めて手間がかかり、コストも高くつく。更に、構成
部品が多数となるので、部品同士の組付け時の累積誤差
から精度自体を上げることも困難である。

【０００７】また、特開２００１−３０７５９号公報に
記載されている光ファイバアレイは、Ｖ溝内に配置され
た光ファイバの一部がＶ溝プレートの表面から突出し、
光ファイバ自体がその上の段のＶ溝プレートの位置決め
に寄与しているため、Ｖ溝プレートを積層する毎に誤差
が累積的に増すという問題がある。

【０００８】ところで、二次元配列型光ファイバアレイ
は、マイクロマシンシステム(MicroElectro Mechanical
System：ＭＥＭＳ)技術を応用した機械式の三次元光ス
イッチの入力部又は出力部に用いられることが考えられ
ている。三次元光スイッチとしては、例えば特開２００
１−１１７０２５号公報等に記載されているものがあ
る。この光スイッチは、出力用の二次元配列型光ファイ
バアレイにおける一つの光ファイバから出射された光を
空間伝送し、機械的に動作するミラーにて反射させ、入
力用の二次元配列型光ファイバアレイの光ファイバのい
ずれかに選択的に空間伝送するというものである。かか
る三次元光スイッチでは、光の確実な空間伝送を達成す
るためには、光ファイバアレイにおける光ファイバの端
面の位置精度を極めて高くする必要があるが、上記従来
の光ファイバアレイではそのような要請に応えることは
困難であった。

【０００９】そこで、本発明の主目的は、製造が容易で
あり且つ製造コストの低減を図ることのできる高精度の
二次元配列型光ファイバアレイ、特にＭＥＭＳによる三
次元光スイッチに適した二次元配列型光ファイバアレイ
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく光
ファィバアレイについて本発明者らが鋭意検討した結
果、光ファイバアレイを前述したようなＭＥＭＳの三次
元光スイッチに適用した場合には、光ファイバアレイに
おける光ファイバの端面の位置精度のみならず、光ファ
イバからの光の出射角度が所望の位置に光を到達させる
ためには極めて重要であることを見出した。

【００１１】すなわち、三次元光スイッチでは、光を光
ファイバアレイからミラーへと数ｃｍ以上、空間伝送さ
せるため、たとえ光ファィバ端面の位置精度が高くと
も、光の出射角度が区々であると、所望の位置に光を入
射させることができない。

【００１２】そこで、請求項１に係る本発明は、二次元
配列された複数本の光ファィバの端面を高精度に位置決
めすると共に、光の出射角度の精度も向上させることの
できる光ファイバアレイを構成する光ファイバ位置決め
ユニットを提供するものであり、それぞれが光ファイバ
の一端に設けられた素線部分の先端部を受け入れて位置
決めし固定する位置決め穴がｍ行ｎ列の二次元配列で形
成された第１サブユニットと、第１サブユニットに隣接
配置され、第１サブユニットの位置決め穴により素線部
分が固定される光ファイバの被覆部分を固定するように
なっている第２サブユニットとを備え、第１サブユニッ
ト及び第２サブユニットが互いに隣接配置された状態に
おいて、位置決め穴の中心軸線に対して、当該位置決め
穴に素線部分が固定される光ファイバの被覆部分であっ
て、第２サブユニットにより固定される被覆部分の中心
軸線が、全ての位置決め穴について同一方向にずれるよ
うになっていることを特徴としている。

【００１３】ここで、本明細書において、「光ファイ
バ」と言った場合には、単心線型の光ファイバ心線を表
し、いわゆる光ファイバ素線（一次被覆のない裸光ファ
イバを含む）にポリアミド、ポリエステルエラストマ
ー、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂や、ウレタンアクリレ
ート、エポキシアクリレート等の紫外線硬化型樹脂の被
覆を施したものをいう。また、特に、光ファイバのうち
被覆のある部分を被覆部分、被覆が除去された部分を素
線部分と称する。

【００１４】上記構成の光ファイバ位置決めユニットを
用いて光ファィバアレイを製造する場合、請求項９に記
載したように、第１サブユニット及び第２サブユニット
を隣接配置し、位置決め穴のそれぞれに光ファイバの素
線部分を挿入固定し、光ファイバの被覆部分を第２サブ
ユニットの所定箇所にて固定する。斯くして得られた光
ファイバアレイにおいては、光ファイバの被覆部分の中
心軸線と、第１サブユニットにおける位置決め穴の中心
軸線との間に同一方向のずれがあるため、光ファイバの
素線部分は位置決め穴の内面のほぼ一定の位置に押し付
けられる。これによって、位置決め穴内での素線部分の
遊びをなくし、素線部分の向きをほぼ均一化し、光の出
射角度の誤差を小さくすることが可能となる。

【００１５】また、上記構成の光ファイバ位置決めユニ
ットは、位置決め精度が特に重要となる第１サブユニッ
トと、精度は比較的低くてもよい第２サブユニットに分
割してある。このため、第１サブユニットの位置決め穴
を短くすることができ、これによって加工が容易とな
り、しかも加工精度がより向上し、光ファイバの端面の
位置精度を高めることが可能となる。また、精度を出す
ためには材料は高価なものとなるが、第２サブユニット
に廉価なプラスチック成型品から作ることができるの
で、光ファイバ位置決めユニット全体に高価な材料を使
う必要がなくなる。

【００１６】位置決め穴の、第２サブユニット側となる
開口部には、他側に向かって断面積が小さくなる部分を
形成することが好ましい。特に、当該部分の、位置決め
穴の中心軸線に沿っての断面形状は、該中心軸線の側に
突出する湾曲形状とすることが好ましい。かかる形状と
することで、光ファイバの素線部分の位置決め穴への挿
入が容易となると共に、位置決め穴の内面に角部が形成
されないので、素線部分に位置決め穴の内面から集中的
な力が加えられるのを防止できる。

【００１７】第２サブユニットとしては、第１サブユニ
ットに隣接配置された状態において、第１サブユニット
の位置決め穴とそれぞれ連通する複数の固定穴を有する
構成が考えられる。その場合、固定穴には、光ファイバ
の被覆部分を収容して固定する被覆収容部分を設けてお
き、第１サブユニット及び第２サブユニットが互いに隣
接配置された状態において、位置決め穴の中心軸線に対
して、対応の固定穴における被覆収容部分の中心軸線
が、全ての位置決め穴及び固定穴について同一方向に実
質的に同一のずれ量でずれるよう、固定穴の位置決めを
することが、被覆部分の位置が適正に定まるので、有効
である。

【００１８】また、被覆収容部分の内径と、当該被覆収
容部分に配置される光ファイバの被覆部分の外径との間
の差を、ずれ量よりも小さくすることが望ましい。被覆
収容部分の内部で被覆部分が位置ずれを生じても、被覆
部分の中心軸線は位置決め穴の中心軸線に対して同一方
向のずれを確保することができるからである。

【００１９】更に、固定穴には、光ファイバの素線部分
を収容する素線収容部分を、第１サブユニット側となる
側に被覆収容部分に隣接して設けることが好ましい。そ
して、この素線収容部分と被覆収容部分との間の境界部
分の断面積が、第１サブユニットの側に小さくなるよう
にすれば、その境界部分に光ファィバの被覆部分の先端
が接することとなる。これにより、光ファイバの被覆部
分の位置を、第２サブユニットに対して一定とすること
ができる。被覆部分の位置、特に被覆部分の先端位置が
定まれば、そこから延びる素線部分に生じる曲がり部分
の長さを一定にすることが可能となり、素線部分に生じ
る曲げ応力や、素線部分からの位置決め穴内面への押付
け力を制御することができる。

【００２０】固定穴の素線収容部分は、第１サブユニッ
ト及び第２サブユニットが互いに隣接配置された状態に
おいて、当該素線収容部分の中心軸線が対応の位置決め
穴の中心軸線と実質的に一致するよう、位置が定められ
るとよい。固定穴の素線収容部分が位置決め穴とほぼ同
軸に配置されることにより、被覆収容部分から挿入され
た素線部分は円滑に素線収容部分から位置決め穴へと導
かれ、挿入性が向上する。

【００２１】また、請求項７及び請求項１０に記載のよ
うに、第１サブユニットは、一面に前記位置決め穴を画
する複数本のＶ溝が形成されたＶ溝プレートを積層して
なるものでもよい。その場合、被覆部分の位置をずらす
のではなく、Ｖ溝プレートのそれぞれの少なくとも前記
一面に、Ｖ溝の配列を横切る溝であって、Ｖ溝プレート
が積層された状態において貫通孔を画成するものを形成
しておき、その貫通孔に押さえ部材を挿入して、位置決
め穴に配置された光ファイバをＶ溝の溝面に押さえ付け
るようにしてもよい。このようにしても、光ファイバの
素線部分は位置決め穴の内面にほぼ一定の位置で押し付
けられ、その向きの精度を向上させることができる。

【００２２】また、Ｖ溝プレートの両面にＶ溝を形成
し、Ｖ溝プレートを積層した場合に、下側のＶ溝プレー
トの上面のＶ溝と、上側のＶ溝プレートの下面のＶ溝と
で位置決め穴を画成するようにしてもよい。

【００２３】本発明による光ファィバアレイは、更に概
して述べるならば、請求項１１に記載した通り、それぞ
れが光ファイバの一端に設けられた素線部分の先端部を
受け入れて位置決めし固定する複数の位置決め穴を有す
る光ファイバ位置決めユニットと、素線部分が位置決め
穴に配置され固定された光ファイバとを備える光ファィ
バアレイであって、位置決め穴内における光ファイバの
素線部分が当該位置決め穴の内面に、全ての位置決め穴
について同一方向に押し付けられた状態で固定されてい
ることを特徴とするものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面は寸
法的に誇張して描いたものである。

【００２５】図１及び図２は、本発明の第１実施形態に
係る光ファイバアレイ１０を示している。この光ファイ
バアレイ１０は、例えばマイクロマシンシステム(ＭＥ
ＭＳ)技術を応用した機械式の三次元光スイッチ（図示
しない）において入力用又は出力用として有効に用いら
れるものであり、二次元配列型である。すなわち、光フ
ァイバ１２の端面がｍ行ｎ列のマトリクス状（図示実施
形態では８行８列）の二次元に配列されている。また、
以下の説明において寸法の具体的数値を示した箇所があ
るが、これは光ファイバ１２の先端に形成された素線部
分１４の外径が１２５μｍ、被覆部分１６の外径が２５
０μｍである光ファイバ１２の場合を想定したものであ
り、適用される光ファイバ１２の寸法に応じて適宜変更
され得るものである。

【００２６】光ファイバアレイ１０は、光ファイバ１２
を８行８列で位置決めし保持する光ファイバ位置決めユ
ニット１８を有している。このユニット１８は、光ファ
イバ１２の素線部分１４を精密に位置決めし固定する第
１サブユニット２０と、第１サブユニット２０に隣接し
て配置され、主として光ファイバ１２の被覆部分１６を
固定する第２サブユニット２２とから構成されている。

【００２７】第１サブユニット２０は、実質的に直方体
部材であり、光ファイバ１２の素線部分１４が挿入され
る複数本の位置決め穴２４が貫通形成されている。位置
決め穴２４は光ファイバ１２と同数、すなわち本実施形
態では６４本であり、第２サブユニット２２が隣接配置
される側の第１サブユニット２０の面２６から、その面
２６の反対側の面２８にかけて直線状に延びている。こ
こで、面２８の側を前側と定め、面２８を前端面と称
し、面２６を後端面と称することとする。図３に示すよ
うに、位置決め穴２４の中心軸線Ｃ１は、前後の端面２
８，２６に対して実質的に直交しており、前端面２８の
正面から見た場合、位置決め穴２４は８行８列で正方マ
トリクス状に配列されている。

【００２８】位置決め穴２４の内径は光ファイバ１２の
素線部分１４の外径よりも僅かに大きい値、１２６〜１
２７μｍ程度とされている。また、この光ファイバアレ
イ１０が三次元光スイッチに適用される場合、光を光フ
ァイバアレイ１０に向かって或いは光ファイバアレイ１
０から数ｃｍ以上の空間を伝送させることがあり、光ビ
ーム径や、必要に応じて配置されるレンズの径を考慮す
ると、クロストーク防止という観点とも相俟って、位置
決め穴２４のピッチは０．５ｍｍ以上とされることが好
ましく、本実施形態では１ｍｍとしている。

【００２９】更に、光ファイバ１２の素線部分１４は第
１サブユニット２０の後端面２６側の位置決め穴２４の
開口部３０から挿入されるが、その挿入作業を容易化す
るために、開口部３０は、図３に明示する通り、後端面
側に拡径されていることが好ましく、特に中心軸線Ｃ１
に沿っての断面形状において中心軸線Ｃ１に向かって凸
の湾曲形状とされた、いわゆるフレア状であることが好
ましい。本実施形態では、この開口部３０の最大径は３
００μｍ程度とされている。

【００３０】また、第１サブユニット２０の前端面２８
にはレンズアレイ、或いは、ＭＥＭＳやＰＬＣ等の装置
が接合される場合があるため、第１サブユニット２０の
材質は接合される装置や部材の材質と同等の線膨張係数
のものであることが好適である。具体的には、レンズア
レイが接合される場合には、第１サブユニット２０は石
英等のガラスやシリコン、インバール材、ジルコニアの
ような低線膨張係数の材料から作られるとよい。

【００３１】第２サブユニット２２は、図１及び図２か
ら理解される通り、略直方体の部材から構成されてい
る。第２サブユニット２２の中心軸線Ｃ２に直交する面
での断面は、第１サブユニット２０の端面２６，２８よ
りも大きい。第２サブユニット２２の前端面３２の外周
部には、前方に突出するロの字状の突縁部３４が一体的
に形成されている。この突縁部３４により、第２サブユ
ニット２２の前端面３２の中央部には凹部３６が画され
ることとなる。この凹部３６は、正面から見た場合に、
第１サブユニット２０の端面とほぼ同一の形状であり、
第１サブユニット２０が嵌合されるようになっている。

【００３２】突縁部３４に囲まれた第２サブユニット２
２の前端面３２の中央部、すなわち凹部３６の底面に
は、第１サブユニット２０における位置決め穴２４と同
じ配列で固定穴４０が形成されている。これらの固定穴
４０は第２サブユニット２２の後端面４２に向けて、中
心軸線Ｃ２と平行に貫通形成されている。

【００３３】各固定穴４０は、図３に明示するように、
光ファイバ１２の素線部分１４が収容される前側の素線
収容部分４４と、被覆部分１６が収容される後側の被覆
収容部分４６とを有している。被覆収容部分４６は、被
覆部分１６の外径（２５０μｍ）よりも大きな内径（３
００〜３５０μｍ）を有する略円筒形状となっている。
素線収容部分４４の後端４４ａの内径は、被覆部分１６
の外径よりも小さいが、素線部分１４の外径（１２５μ
ｍ）よりも大きくされている。従って、素線収容部分４
４と被覆収容部分４６との間は段差となっており、両部
分４４，４６間の境界部分４８は、好ましくは、前方ほ
ど断面積が漸次小さくされている。なお、境界部分４８
と素線収容部分４４との間はＲが付けられている。

【００３４】更に、固定穴４０の素線収容部分４４は前
後に区画されており、その後部４４ｂ及び前部４４ｃは
共に略円筒形状となっている。また、後部４４ｂの内径
は前部４４ｃの内径よりも大きくされている。その大き
さについては後述する。更に、後部４４ｂと前部４４ｃ
との間の境界部４４ｄは前方ほど、断面積が漸次小さく
されており、内面はフレア状となっている。

【００３５】第１サブユニット２０と第２サブユニット
２２とが適正に隣接配置された場合、固定穴４０の素線
収容部分４４における前部４４ｃの中心軸線Ｃ３は、第
１サブユニット２０における対応の位置決め穴２４の中
心軸線Ｃ１と実質的に一致する。また、固定穴４０の素
線収容部分４４における後部４４ｂの中心軸線Ｃ４は前
部４４ｃの中心軸線Ｃ３に対して、これらの中心軸線Ｃ
３，Ｃ４に直交する方向においてずらされている。この
ずれの量は、全ての固定穴４０の前部４４ｃと後部４４
ｂとの間について同一となっている。また、全ての固定
穴４０において、後部４４ｂは前部４４ｃに対して同一
方向（図３では上方）にずらされている。

【００３６】更に、固定穴４０の被覆収容部分４６の中
心軸線Ｃ５は素線収容部分４４の前部４４ｃの中心軸線
Ｃ３に対して、前記と同一方向にずらされている。この
中心軸線Ｃ３に対する中心軸線Ｃ５のずれ量Ｐも、全て
の固定穴４０で同一となっている。中心軸線Ｃ３に対す
る中心軸線Ｃ５のずれ量Ｐは、後部分４６の内径と光フ
ァイバ１２の被覆部分の外径との差よりも大きくされて
いる。

【００３７】このように第２サブユニット２２の固定穴
４０の形状は比較的複雑な形状となる場合があるため、
第２サブユニット２２の材料は、加工性に優れたエポキ
シ樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレ
ンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレー
ト（ＰＢＴ）のようなプラスチック材料や金属が有効で
ある。プラスチック材料はそれ自体安価なものが多いた
め、光ファイバアレイ１０の製造コスト低減にも寄与す
る。

【００３８】なお、図１及び図２において、符号５０
は、光ファイバ位置決めユニット１８から露出する光フ
ァイバ１２を保護するために、第２サブユニット２２の
後部に脱着可能に嵌合されるブーツである。このブーツ
５０は弾性材料、例えばゴムやエラストマーから作られ
る。また、ブーツ５０の脱落を防止するために、第２サ
ブユニット２２とブーツ５０との間の接触部分には互い
に嵌合状態となる凹凸５２が形成されることが好適であ
る。

【００３９】次に、以上のような構成の光ファイバアレ
イ１０を製造する方法について説明する。

【００４０】まず、第１サブユニット２０、第２サブユ
ニット２２、ブーツ５０、及び光ファイバ１２を用意す
る。第１サブユニット２０は、光ファイバアレイ１０に
おいて光ファイバ１２の端面位置を定める最も重要な部
品であるため、位置決め穴２４を極めて高い精度で加工
する必要がある。本実施形態における第１サブユニット
２０は、光ファイバ１２の素線部分１４を保持すること
ができる最小限の厚さを有すればよいので、位置決め穴
２４の加工精度も出しやすいという利点がある。一方、
第２サブユニット２２は、光ファイバ１２の位置決めよ
りも確実な固定を主目的としたものであるので、安価な
プラスチック成形品から作ることができ、加工精度は第
１サブユニット２０に比して低くてもよい。よって、第
２サブユニット２２は容易に製造することができる。ま
た、光ファイバ１２は、本実施形態では、テープ心線５
４の端部の被覆５６を裂いて単心線としたものである。
各光ファイバ１２の先端部分は、当該部分の被覆を除去
することで、素線部分１４とされたものである。この素
線部分１４の長さは、第２サブユニット２２における固
定穴４０の素線収容部分４４の長さと、第１サブユニッ
ト２０における位置決め穴２４の長さの合計よりも十分
に長くしてある。更に、光ファイバ１２の素線部分１４
の先端に放電を与えてエッジ処理を施し、先を丸めてお
くことが、後述の穴４０，２４への挿入性を向上させる
ために好適である。

【００４１】光ファイバアレイ１０の構成部品が用意さ
れたならば、まず最初に、第１サブユニット２０の後端
面２６の側から位置決め穴２４に接着剤を注入する。そ
して、第１サブユニット２０を第２サブユニット２２の
凹部３６に嵌合し、圧着又は接着によって一体化させ
る。

【００４２】この状態において、第１サブユニット２０
における各位置決め穴２４は第２サブユニット２２にお
ける対応の固定穴４０と連通し、各位置決め穴２４の中
心軸線Ｃ１と対応の固定穴４０における素線収容部分４
４の前部４４ｃの中心軸線Ｃ３とが実質的に一致し、被
覆収容部分４４の中心軸線Ｃ５は位置決め穴の中心軸線
Ｃ１から一定の方向（図３では上方）において一定のず
れ量Ｐで偏倚される。

【００４３】このようにして第１サブユニット２０と第
２サブユニット２２とが一体化されたならば、固定穴４
０に接着剤を注入する。そして、位置決め穴２４及び固
定穴４０内の接着剤が硬化する前に、光ファイバ１２を
１本ずつ第２サブユニット２２の後方より固定穴４０に
挿入する。

【００４４】光ファイバ１２を第２サブユニット２２の
固定穴４０に挿入していくと、光ファイバ１２の素線部
分１４が固定穴３６の素線収容部分４４へと導かれる。
この際、素線部分１４の先端が固定穴３６の境界部分４
８に接しても、その面は先細り形状となっているので、
小径の素線収容部分４４に円滑に且つ確実に案内され
る。そして、光ファイバ１２を更に押し進めると、光フ
ァイバ１２の素線部分１４は第１サブユニット２０の位
置決め穴２４内に挿入される。この場合も、位置決め穴
２４の入口開口部３０はフレア状に拡径されているの
で、光ファイバ１２の素線部分１４が位置決め穴２４の
中心軸線Ｃ１と若干ずれていても、素線部分１４は位置
決め穴２４の前方へと円滑に案内される。

【００４５】光ファイバ１２の被覆部分１６の外径は固
定穴４０の素線収容部分４４の最大径よりも大きいの
で、被覆部分１６の先端が境界部分４８に突き当たる
と、光ファイバ１２をそれ以上挿入することができなく
なり、その時点で挿入を終了する。これによって、光フ
ァイバ１２の被覆部分１６は第２サブユニット２２に対
して軸線方向においてほぼ一定の位置に配置される。こ
の状態において、光ファイバ１２の素線部分１４の先端
は第１サブユニット２０の前端面２８から突出する。

【００４６】この状態では、光ファィバ１２の被覆部分
１６の中心軸線は固定穴４０の被覆収容部分４６の中心
軸線Ｃ５とほぼ一致する。しかし、被覆収容部分４６の
内面と被覆部分１６の外面との間には間隙があるため、
被覆部分１６が中心軸線Ｃ３の側に或いはその反対の側
にずれて配置されることがある。かかる場合にも、被覆
収容部分４６の中心軸線Ｃ５と位置決め穴２４の中心軸
線Ｃ１（Ｃ３）との間のずれ量Ｐは固定穴４０の被覆収
容部分４６の内径と被覆部分１６の外径との間の差ｄよ
りも大きいので、被覆部分１６の中心軸線は中心軸線Ｃ
１よりも中心軸線Ｃ５の側の方向に、（Ｐ−ｄ／２）〜
（Ｐ＋ｄ／２）の範囲でずれて配置される。

【００４７】その結果、光ファイバ１２の被覆部分１６
から前方に突出している素線部分１４の末端部は、位置
決め穴２４から図３において上方に位置がずれ、素線部
分１４全体に上方への力が作用する。従って、位置決め
穴２４内に位置している素線部分１４は、後部ほど位置
決め穴２４の上面に押し付けられることになる。この状
態では、位置決め穴２４の内面と素線部分１４の外面と
の間に間隙があっても、素線部分１４の向きは、位置決
め穴２４の内面の、素線部分１４と接している箇所によ
って定まることになり、位置決め穴２４毎の素線部分１
４の向きのばらつきを抑制することが可能となる。すな
わち、光ファイバ１２からの光の出射角度の誤差を小さ
くすることができる。

【００４８】ここで、図４を参照する。図４の（ａ）と
（ｂ）は共に、互いに平行な２個の位置決め穴２４に光
ファイバ１２の素線部分１４を挿入した状態を誇張して
示したものであるが、（ａ）は、図示しないが被覆部分
１６の中心軸線を位置決め穴２４の中心軸線Ｃ１と一致
させた場合、（ｂ）は、図３の如く被覆部分１６の中心
軸線を位置決め穴２４の中心軸線Ｃ１からずらした場
合、すなわち本実施形態の場合を示している。

【００４９】これらの図から理解される通り、図４の
（ａ）の場合には、２本の素線部分１４は互いに反対の
方向に向く可能性があり、なす角λの最大値は次式の通
りとなる。

【００５０】λ＝２ｔａｎ^-1［（Ｄ−ｆ）／ｌ］ （Ｄ：位置決め穴の内径、ｆ：光ファイバの素線部分の
外径、ｌ：位置決め穴の長さ）

【００５１】そして、図４の（ｂ）の場合には、２本の
素線部分１４は概ね同一方向に延び、その結果として、
素線部分１４の端面からの光の出射方向が互いに平行と
なることが分かるであろう。

【００５２】また、図４の（ｃ）は、製造誤差等により
２個の位置決め穴２４が平行ではなく、両者間に角度θ
が生じている場合を示している。この図４の（ｃ）の状
態で、本実施形態に従って２本の光ファイバ１２の被覆
部分１６を中心軸線Ｃ１から同一方向にずらして素線部
分１４を位置決め穴２４に挿入すると、２本の素線部分
１４のなす角λはθと概ね等しくなる。仮に、図４の
（ｃ）の如き位置決め穴２４に、被覆部分１６の位置を
ずらさずに、素線部分１４を挿入すると、素線部分１４
間のなす角λは、θに２ｔａｎ^-1［（Ｄ−ｆ）／Ｌ］を
加えた大きさになる。

【００５３】ＭＥＭＳによる三次元光スイッチでは、光
を数ｃｍ以上、空間伝送する必要があるため、素線部分
１４間のなす角λ、すなわち光の出射角度の誤差は可能
な限り小さくすることが好ましく、具体的には０．１°
以下とすることが好ましい。本実施形態によれば、素線
部分１４間のなす角λは２ｔａｎ^-1［（Ｄ−ｆ）／Ｌ］
を含まないものとすることができ、実質的に位置決め穴
２４の精度のみに依存させることが可能となり、光の出
射角度の誤差を０．１°未満とすることができる。

【００５４】かかる効果を得るためには、光ファイバ１
２の素線部分１４に十分な反発力ないしは弾性復元力を
確保することが必要であり、素線部分１４の曲がり部分
の長さＬを短くすることが望ましい。その一方で、素線
部分１４に生ずる曲げ応力は可能な限り小さいことが望
ましいため、前記長さＬは長い方がよい。従って、光フ
ァイバ１２の素線部分１４の曲がり部分の長さＬ、すな
わち境界部分４８の被覆部分１６が接する位置から位置
決め穴２４の素線部分１４と接する最後尾までの長さＬ
は、前記利害得失を比較考量した上で定めるべきであ
り、具体的には１〜１０ｍｍ程度が好ましい。

【００５５】なお、被覆部分１６の先端が固定穴４０の
境界部分４８に接しているため、全ての光ファイバ１２
における素線部分１４の曲がり部分の長さＬはほぼ一定
となり、素線部分１４に生ずる曲げ応力はほぼ一定とな
るのみならず、弾性復元力もほぼ一定となる。従って、
全ての光ファイバ１２の素線部分１４から同一の力が位
置決め穴２４に作用することとなる。これも、出射角度
の誤差を小さくするという効果を奏するものである。

【００５６】また、光ファイバ１２の素線部分１４は固
定穴４０の素線収容部分４４の内面に接しないことが望
ましく、そのために素線収容部分４４の後部４４ｂは前
部４４ｃよりも内径が大きくされ、前部４４ｃの内径に
ついても素線収容部分４４等の長さによって適宜定めら
れているのである。また、接したとしても、その接点で
急激な曲げが素線部分１４に生じないよう、図示実施形
態では境界部４４ｄにはＲが付けられ、且つ、位置決め
穴２４の開口部３０もフレア状とされているのである。

【００５７】光ファイバ１２の挿入が完了したならば、
必要に応じて接着剤を追加注入する。そして、接着剤が
硬化して光ファイバ１２の素線部分１４及び被覆部分１
６が第１サブユニット２０及び第２サブユニット２２に
対して固着されたならば、光ファイバ１２の端面と第１
サブユニット２０の前端面２８とが面一となるように、
第１サブユニット２０の前端面２８及び光ファイバ１２
の先端を研磨加工する。最後に、ブーツ５０を取り付け
て光ファイバアレイ１０が完成する。

【００５８】図５及び図６は、本発明の第２実施形態に
係る光ファイバアレイ１００を概略的に示している。こ
の光ファイバアレイ１００も、第１実施形態に係る光フ
ァイバアレイ１０と同様に、光ファイバ１２を８行８列
で位置決めし保持する光ファイバ位置決めユニット１０
２を有している。また、光ファイバ位置決めユニット１
０２も、光ファイバ１２の素線部分１４を精密に位置決
めし固定する第１サブユニット１０４と、第１サブユニ
ット１０４に隣接して配置され、主として光ファイバ１
２の被覆部分１６を固定する第２サブユニット１０６と
から構成されている。

【００５９】第１サブユニット１０４は、互いに平行な
Ｖ溝１０８が複数本、一面（図５及び図６では上面）に
形成されたＶ溝プレート１１０を積層して構成されたも
のである。一つのＶ溝プレート１１０における各Ｖ溝１
０８は、その上に重ねられるＶ溝プレート１１０（最上
部は溝無しの平坦なプレート）により閉じられ、光ファ
ィバ１２の素線部分１４を受け入れる位置決め穴１１２
を形成するようになっている。従って、図７に明示する
ように、位置決め穴１１２の、長手方向軸線に直交する
面での断面形状は略三角形となるが、この断面での三角
形の内接円（図７において）の直径が光ファイバ１２の
素線部分１４の外径よりも大きくなるよう、Ｖ溝１０８
の形状が定められている。

【００６０】また、Ｖ溝プレート１１０の上面には、Ｖ
溝１０８の長手方向軸線に直交する方向に延びる溝１１
４が形成されている。また、Ｖ溝プレート１１０の下面
には、溝１１４の直下位置に、溝１１４と同形状の溝１
１６が形成されている。上面側の溝１１４は、Ｖ溝プレ
ート１１０が積層された場合に、上側となるＶ溝プレー
ト１１０の下面の溝１１６と協働して、Ｖ溝プレート１
１０上のＶ溝列を横切る１本の貫通孔１１８を形成す
る。この貫通孔１１８には押さえ部材１２０が挿入され
るようになっている。

【００６１】第２サブユニット１０６は、先に説明した
第２サブユニット２２と外観は同様であるが、固定穴１
２２の形状が第２サブユニット２２における固定穴４０
と異なっている。すなわち、第２実施形態に係る第２サ
ブユニット２２における固定穴１２２は、光ファイバ１
２の素線部分１４を収容する素線収容部分１２４と、被
覆部分１６を収容する被覆収容部分１２６とを有してい
るが、それらが同軸に配置されている点で固定穴４０と
異なっている。

【００６２】第２実施形態に係る光ファイバアレイ１０
０を製造する場合、第１実施形態の場合とほぼ同様であ
るが、第２サブユニット１０６の固定穴１２２及び第１
サブユニット１０４の位置決め穴１１２に光ファイバ１
２を素線部分１４から挿入した後、第１サブユニット１
０４に形成される貫通孔１１８に押さえ部材１２０を挿
入することを特徴としている。押さえ部材１２０は貫通
孔１１８に挿入されると、図７から理解されるように、
位置決め穴１１２に配置されている光ファイバ１２の素
線部分１４を上側から押さえる。これによって、素線部
分１４はＶ溝１０８の２面に押し付けられることにな
り、光ファイバ１２からの光の出射角度を一定化すると
いう第１実施形態で述べたものと同様な効果が得られ
る。

【００６３】特に、第２実施形態では、Ｖ溝１０８から
位置決め穴１１２を形成しているが、Ｖ溝１０８は丸穴
よりも精度的に光ファイバ１２の素線部分１４の高さを
揃えやすいため、出射角度の精度向上という面で優れて
いる。

【００６４】なお、上述した第１サブユニット１０４の
位置決め穴１１２は断面が三角形となっているが、図８
に示すように、Ｖ溝プレート１１０の下面にもＶ溝１２
８を形成し、Ｖ溝プレート１００を積層した場合、下側
となるＶ溝プレート１１０上面のＶ溝１０８と上側とな
るＶ溝プレート１１０下面のＶ溝１２８とで、断面が四
角形の位置決め穴１３０を形成してもよい。この場合、
押さえ部材１２０が挿入される貫通孔ないしは溝１３２
は、Ｖ溝プレート１１０の下面側のみに形成されればよ
いことは、図８から容易に理解されよう。

【００６５】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは
言うまでもない。

【００６６】例えば、第１サブユニットの位置決め穴の
断面形状は円形や三角形、四角形以外の形状であっても
よい。

【００６７】第２サブユニットについても、図示しない
が、一面に光ファイバの被覆部分を固定するための溝が
形成されたプレートを積層したものや、溝付きプレート
と、その上を覆うカバープレートとからなる対を積層し
たものであってもよい。この場合、第１実施形態の考え
方を適用した場合、溝の形状や、溝の上側となるプレー
トの下面の形状は、断面において図３に示すものと同様
とすればよい。

【００６８】また、第１サブユニットや第２サブユニッ
トの外形形状は直方体に限られず、円柱形状やその他の
形状であってもよい。

【００６９】更に、第１サブユニットと第２サブユニッ
トとを隣接配置し一体化する手段は、第２サブユニット
の凹部への第１サブユニットの嵌合のみならず、第１サ
ブユニットと第２サブユニットを囲繞する外囲体による
もの等が考えられる。

【００７０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
ファイバアレイを構成する光ファイバ位置決めユニット
を第１サブユニットと第２サブユニットとから構成し、
第１サブユニットは光ファイバの端面の位置決め精度向
上を図るものとし、第２サブユニットは光ファイバの固
定強度を向上させるものとしている。

【００７１】その結果、第１サブユニットについては、
光ファイバの素線部分を受け入れるに十分な長さの位置
決め穴を形成するだけでよく、加工が容易であり、その
位置精度も上げることが可能となる。

【００７２】また、本発明によれば、光ファイバからの
光の出射角度の誤差が小さくなるという効果も奏するこ
とができる。

【００７３】従って、本発明により得られる光ファイバ
アレイは、極めて高い位置精度及び光出射角度精度が要
求されるＭＥＭＳ技術を応用した空間伝送型三次元スイ
ッチにおいて、特に有効に適用され得るものとなる

【００７４】一方、第２サブユニットについては高い精
度は要求されないので、プラスチック材料等から作るこ
とができ、加工が容易である。しかも、プラスチック材
料は安価であるので、光ファイバアレイ全体として製造
コストを低減する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る光ファイバアレイ
を示す一部断面斜視図である。

【図２】図１の光ファイバアレイの分解斜視図である。

【図３】図１の光ファイバアレイにおける第１サブユニ
ットと第２サブユニットを示す断面部分図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ第１サブユニットの
位置決め穴における光ファイバの素線部分の向きを示す
説明図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る光ファイバアレイ
を示す一部断面斜視図である。

【図６】図５の光ファイバアレイの分解斜視図である。

【図７】図５の光ファイバアレイにおける第１サブユニ
ットを部分的に示す拡大正面図である。

【図８】第１サブユニットの変形例を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１０，１００…光ファイバアレイ、１２…光ファイバ、
１４…素線部分、１６…被覆部分、１８，１０２…光フ
ァイバ位置決めユニット、２０，１０４…第１サブユニ
ット、２２，１０６…第２サブユニット、２４，１１
２，１３０…位置決め穴、３０…開口部、４０，１２２
…固定穴、４４，１２４…素線収容部分、４６，１２６
…被覆収容部分、４８…境界部分、５０…ブーツ、５４
…テープ心線、５６…被覆、１０８，１２８…Ｖ溝、１
１０…Ｖ溝プレート、１１４，１１６…溝、１１８，１
３２…貫通孔、１２０…押さえ部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横町 之裕 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H036 JA02 LA00 LA03 LA08 NA01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれが光ファイバの一端に設けられ
   た素線部分の先端部を受け入れて位置決めし固定する位
   置決め穴がｍ行ｎ列の二次元配列で形成された第１サブ
   ユニットと、 前記第１サブユニットに隣接配置され、前記第１サブユ
   ニットの前記位置決め穴により素線部分が固定される光
   ファイバの被覆部分を固定するようになっている第２サ
   ブユニットとを備え、 前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットが互い
   に隣接配置された状態において、前記位置決め穴の中心
   軸線に対して、当該位置決め穴に素線部分が固定される
   光ファイバの被覆部分であって、前記第２サブユニット
   により固定される前記被覆部分の中心軸線が、全ての前
   記位置決め穴について同一方向にずれるようになってい
   ることを特徴とする光ファイバ位置決めユニット。
2. 【請求項２】 前記位置決め穴の、前記第２サブユニッ
   ト側となる開口部には、他側に向かって断面積が小さく
   なる部分が形成されており、該部分の、当該位置決め穴
   の中心軸線に沿っての断面形状が該中心軸線の側に突出
   する湾曲形状となっていることを特徴とする、請求項１
   に記載の光ファイバ位置決めユニット。
3. 【請求項３】 前記第２サブユニットは、前記第１サブ
   ユニットに隣接配置された状態において、前記第１サブ
   ユニットの前記位置決め穴とそれぞれ連通する複数の固
   定穴を有し、 前記固定穴は、光ファイバの被覆部分を収容して固定す
   る被覆収容部分を有し、 前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットが互い
   に隣接配置された状態において、前記位置決め穴の中心
   軸線に対して、対応の前記固定穴における前記被覆収容
   部分の中心軸線が、全ての前記位置決め穴及び前記固定
   穴について同一方向に実質的に同一のずれ量でずれるよ
   う、前記固定穴の位置が定められている請求項１又は２
   に記載の光ファイバ位置決めユニット。
4. 【請求項４】 前記被覆収容部分の内径と、当該被覆収
   容部分に配置される光ファイバの被覆部分の外径との間
   の差が、前記ずれ量よりも小さいことを特徴とする請求
   項３に記載の光ファイバ位置決めユニット。
5. 【請求項５】 前記固定穴は、光ファイバの素線部分を
   収容する素線収容部分を、第１サブユニット側となる側
   に前記被覆収容部分に隣接して設けられており、 前記素線収容部分と前記被覆収容部分との間の境界部分
   が、光ファィバの被覆部分の先端と接するように、前記
   被覆収容部分から前記素線収容部分へと断面積が小さく
   されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の光
   ファイバ位置決めユニット。
6. 【請求項６】 前記固定穴の前記素線収容部分は、前記
   第１サブユニット及び前記第２サブユニットが互いに隣
   接配置された状態において、当該素線収容部分の中心軸
   線が対応の前記位置決め穴の中心軸線と実質的に一致す
   るよう、位置が定められていることを特徴とする請求項
   ５に記載の光ファイバ位置決めユニット。
7. 【請求項７】 それぞれが光ファイバの一端に設けられ
   た素線部分の先端部を受け入れて位置決めし固定する位
   置決め穴がｍ行ｎ列の二次元配列で形成された第１サブ
   ユニットと、 前記第１サブユニットに隣接配置され、前記第１サブユ
   ニットの前記位置決め穴により素線部分が固定される光
   ファイバの被覆部分を固定するようになっている第２サ
   ブユニットとを備え、 前記第１サブユニットは、一面に前記位置決め穴を画す
   る複数本のＶ溝が形成されたＶ溝プレートを積層してな
   り、 前記Ｖ溝プレートのそれぞれの少なくとも前記一面に、
   前記Ｖ溝の配列を横切る溝であって、前記Ｖ溝プレート
   が積層された状態において貫通孔を画成する前記溝が形
   成されており、 前記位置決め穴に配置された光ファイバを押さえるべく
   前記貫通孔に挿入される押さえ部材を更に備えることを
   特徴とする光ファイバ位置決めユニット。
8. 【請求項８】 それぞれが光ファイバの一端に設けられ
   た素線部分の先端部を受け入れて位置決めし固定する位
   置決め穴がｍ行ｎ列の二次元配列で形成された第１サブ
   ユニットと、 前記第１サブユニットに隣接配置され、前記第１サブユ
   ニットの前記位置決め穴により素線部分が固定される光
   ファイバの被覆部分を固定するようになっている第２サ
   ブユニットとを備え、 前記第１サブユニットは、両面に前記位置決め穴を画す
   る複数本のＶ溝が形成されたＶ溝プレートを積層してな
   り、 前記Ｖ溝プレートのそれぞれの少なくとも一面に、前記
   Ｖ溝の配列を横切る溝であって、前記Ｖ溝プレートが積
   層された状態において貫通孔を画成する前記溝が形成さ
   れており、 前記位置決め穴に配置された光ファイバを押さえるべく
   前記貫通孔に挿入可能となっている押さえ部材を更に備
   えることを特徴とする光ファイバ位置決めユニット。
9. 【請求項９】 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光
   ファイバ位置決めユニットにおける前記第１サブユニッ
   ト及び前記第２サブユニットを隣接配置し、前記位置決
   め穴のそれぞれに光ファイバの素線部分を挿入固定し、
   前記光ファイバの被覆部分を前記第２サブユニットの所
   定箇所にて固定してなることを特徴とする、光ファイバ
   アレイ。
10. 【請求項１０】 請求項７又は８に記載の光ファイバ位
    置決めユニットにおける前記第１サブユニット及び前記
    第２サブユニットを隣接配置し、前記位置決め穴のそれ
    ぞれに光ファイバの素線部分を挿入固定し、前記光ファ
    イバの被覆部分を前記第２サブユニットの所定箇所にて
    固定し、前記押さえ部材を前記貫通孔に挿入して前記光
    ファイバの前記素線部分を前記Ｖ溝の溝面に押し付けて
    なることを特徴とする、光ファイバアレイ。
11. 【請求項１１】 それぞれが光ファイバの一端に設けら
    れた素線部分の先端部を受け入れて位置決めし固定する
    複数の位置決め穴を有する光ファイバ位置決めユニット
    と、 素線部分が前記位置決め穴に配置され固定された光ファ
    イバとを備える光ファィバアレイであって、 前記位置決め穴内における前記光ファイバの前記素線部
    分が当該位置決め穴の内面に、全ての前記位置決め穴に
    ついて同一方向に押し付けられた状態で固定されている
    ことを特徴とする光ファイバアレイ。