JP2006017824A

JP2006017824A - 導光体

Info

Publication number: JP2006017824A
Application number: JP2004193135A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Watanabe; 清一渡辺
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-01-19
Also published as: US20060002658A1; US7286733B2

Abstract

【課題】本発明では、光を効率良く伝達させることができる光シートバスなどの導光体を提供することを目的とする。
【解決手段】光シートバス１０は、その前端に一本の光ファイバ２０が接合されるとともに、その後端に三本の光ファイバ２０が接合されている。そして、光シートバス１０の前側および後側には、光ファイバ２０側に近づくにつれて徐々に狭まるような先細部１２，１３が光ファイバ２０ごとに設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、一つの光ファイバから送られてくる光を分散させて複数の光ファイバへと伝達させるための導光体に関する。

近年、光通信におけるバスとして、例えば一つの光ファイバから送られてくる光を分散させて複数の光ファイバへと伝達させるための光シートバスが開発されてきている。このような光シートバスとしては、従来、ポリメチルメタクリレート（Polymethylmethacrylate；ＰＭＭＡ）などの材料を矩形のシート状に形成したものが知られている（特許文献１参照）。

特開平１１−３１０３５号公報

しかしながら、従来の技術では、光シートバスが矩形に形成されるため、光が効率良く伝達されないおそれがあった。具体的には、図１０（ａ）に示すように、例えば光シートバス１１０の一端面１１０ａに入力側として３本の光ファイバ１２０を繋ぎ、他端面１１０ｂに出力側として一本の光ファイバ１２０を繋いだ場合において、一端面１１０ａ側の一本の光ファイバから入力される光が、光シートバス１１０内を他端面１１０ｂ側に向かうにつれて広がるように進んでいくと、その一部は他端面１１０ｂ側の光ファイバ１２０へ入るが、これ以外の部分は他端面１１０ｂ側の壁（図１０（ｂ）に示すＺ矢視図の斜線部参照）で反射して一端面１１０ａ側へと戻されてしまうため、光を効率良く伝達することができなかった。
また、図１０（ｃ）に示すように、他端面１１０ｂ側の光ファイバ１２０から一端面１１０ａ側の光ファイバ１２０へ光を伝達させるときも同様に、一端面１１０ａの壁で一部の光が反射してしまっていた。

そこで、本発明では、光を効率良く伝達させることができる光シートバスなどの導光体を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、少なくとも一本の光ファイバが一端部に接合されるとともに、複数の光ファイバが他端部に接合される導光体であって、前記一端部および前記他端部には、前記光ファイバ側に近づくにつれて徐々に狭まるような先細部が前記光ファイバごとに設けられることを特徴とする。

本発明によれば、例えば他端部に設けた複数の光ファイバのうちの一本から導光体内に光が送られてくると、その光は導光体内を広がりつつ一端部側へ進んでいく。そして、この光が一端部側に設けた先細部内に到達すると、先細部の傾斜面によって広がろうとする光の一部が適宜反射されて光ファイバ側へ集められ、光ファイバ内に伝達される光の量が増加することとなる。

また、導光体は、その表面粗度が、１．０μｍ以下であり、かつ、その表面に形成される段差の高さが１０μｍ以下であるように形成されるのが望ましい。このように形成することによって、光漏れを防止することができる。

このような導光体は、望ましくはシート状に形成されるが、角柱状、円筒状などに形成することもできる。

そして、前記先細部の前記光ファイバとの接合面は、光ファイバの断面形状と一致しているのが望ましい。例えば、その接合面の輪郭と、光ファイバの断面形状の輪郭とのずれは、５０μｍ以下であるのが望ましく、２０μ以下であるのがより望ましく、１０μｍ以下であるのがさらに望ましい。

また、先細部の形状は、釣鐘型、円錐型、若しくはホーン（ラッパ）型である。この先細部を形成する傾斜面は、光が進行する方向、言い換えれば接合される光ファイバの軸線に対して５°〜３０°であるのが望ましい。

本発明によれば、先細部によって光ファイバ内に多くの光を集めることができるので、光を効率良く伝達させることが可能となる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態において、典型的な導光体の形状としてシート状に形成された、いわゆる光シートバスを例にして説明する。図１は、本実施形態に係る光シートバスの斜視図であり、図２（ａ）は、同光シートバスの平面図、図２（ｂ）は、同光シートバスの前面図、図２（ｃ）は、同光シートバスの後面図、図２（ｄ）は、同光シートバスの側面図である。

図１および図２に示すように、光シートバス（導光体）１０は、薄板状に形成されるものであり、その一端側に一本の光ファイバ２０が接合され、その他端側に三本の光ファイバ２０が接合される構造となっている。なお、以下の説明においては、便宜上、光シートバス１０の一端側を「前側」と呼び、他端側を「後側」と呼ぶこととする。

光シートバス１０は、矩形の本体部１１と、この本体部１１の前側へ一体に形成される前側先細部１２と、本体部１１の後側へ一体に形成される三つの後側先細部１３とで主に構成されている。

本体部１１には、その両面に後記する射出成形型３０に設けられる突出し機構３３，３４の突出しピン３３ａ，３４ａと固定型３１，可動型３２の形状凹部３１ｂ，３２ｂとの段差が転写されることで形成されるピン痕１１ａが形成されている。なお、このピン痕１１ａにより生じる段差の高さは、１０μｍ以下となるように形成されている。また、光シートバス１０は、その表面粗度Ｒａが、１．０μｍ以下となるように形成されている。

前側先細部１２は、本体部１１の幅を前側に向かうにつれて徐々に狭くした形状になっており、その先端面１２ａが光ファイバ２０と略同じ径になるように形成されている。なお、この前側先細部１２の平面視における角度（二つの斜面１２ｂのなす角）は、先端面１２ａに接合される光ファイバ２０からの光が広がっていくときの角度と略同じ角度で形成されている。すなわち、この前側先細部１２は、従来のような矩形の光シートバスに前端側から光を通したときに、この光が通らない領域となる部分を削ったような形状となっている。なお、前側先細部１２の角度は、角度は３°〜３０°が好ましい。

後側先細部１３は、光シートバス１０の後側に接合される三本の光ファイバ２０ごとに設けられており、本体部１１の後端部分を三分割し、この分割した各部分の幅を後側に向かうにつれて徐々に狭くした形状になっている。また、この後側先細部１３は、その先端面１３ａが光ファイバ２０と略同じ径になるように形成されるとともに、その平面視における角度（二つの斜面１３ｂのなす角）が、先端面１３ａに接合される光ファイバ２０からの光が広がっていくときの角度よりも小さな角度で形成されている。さらに、各後側先細部１３は、隣り合う二つの後側先細部１３同士をつなぐように形成される補強部１３ｃによって補強されていてもよい（図２（ａ）および（ｃ）参照）。なお、後側先細部１３の角度は、角度は３°〜３０°が好ましい。

また、光シートバス１０の材料としては、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が用いられるが、例えば特開平１０−１２３３５０号公報に記載されているように、ＰＭＭＡ製の光シートバス中で光の散乱効果を生じさせるために光散乱体を散在させても良い。このような光散乱体により散乱効果により、光シートバス１０の光の進行方向（図１５（ａ）（ｂ）に示した方向）の長さを短縮することが可能となる。このような光散乱体の材料としては、ＰＭＭＡとは屈折率の異なるポリスチレン（ＰＳ）などが用いられる。

次に、図３を参照して、前記した光シートバス１０を製造するための射出成形型３０について説明する。
図３に示すように、射出成形型３０は、固定型３１と、この固定型３１に対して移動自在に構成される可動型３２と、固定型３１内に設けられる固定側突出し機構３３と、可動型３２内に設けられる可動側突出し機構３４とで主に構成されている。

固定型３１と可動型３２との合わせ面３１ａ，３２ａには、光シートバス１０の上半分（一部）または下半分（他部）の形状を形取った形状凹部３１ｂ，３２ｂ（形状凹部３１ｂについては図４（ｂ）参照）が形成されている。また、固定型３１には、射出装置から射出された溶融樹脂（溶融材料）をランナ形状部３２ｃに導くスプルー３１ｃが形成されており、合わせ面３１ａ，３２ａに、形状凹部３１ｂ，３２ｂとスプルー３１ｃとを繋ぐランナ形状部３２ｃ（スプルー３１ｃの詳細については図４（ａ）参照）が形成されている。

固定側突出し機構３３は、図４（ａ）に示すように、二つの突出しピン３３ａ（手前の一つのみ図示）と、これらの突出しピン３３ａに対して取付板３３ｂを介して一体に結合される同期ピン３３ｃと、取付板３３ｂを上下方向において挟み込んだ状態でボルトＢにより締結される二枚の保持板３３ｄと、保持板３３ｄを常時可動型３２側に付勢するスプリングＳ１とで主に構成されている。

なお、図５に示すように、固定型３１は上下に分割されており、その下半分を構成する下側固定型３１Ａには、突出しピン３３ａおよび同期ピン３３ｃが摺動自在に係合する係合孔３１ｄが形成されるとともに、ボルトＢで締結された二枚の保持板３３ｄが摺動自在に係合する収容凹部３１ｅが形成されている。また、固定型３１の上半分を構成する上側固定型３１Ｂには、スプリングＳ１を縮めた状態で保持するための保持凹部３１ｆや、ボルトＢの頭部を収容するための逃げ穴３１ｇが形成されている。なお、保持板３３ｄのストローク量は、下側固定型３１Ａの収容凹部３１ｅの底面と、上側固定型３１Ｂの下面とによって決められている。さらに、上側固定型３１Ｂおよび下側固定型３１Ａには、内部にスプルー３１ｃが形成されたスプルーブッシュ３５を取り付けるための、嵌合孔３１ｈ，３１ｊが形成されている。

そして、このように構成される固定側突出し機構３３では、図６に示すように、固定型３１から可動型３２が離間されている状態においては、スプリングＳ１によって保持板３３ｄが下方に押圧されることで、突出しピン３３ａおよび同期ピン３３ｃが所定量だけ下側に突出するようになっている。また、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、固定型３１と可動型３２が合わさった状態においては、同期ピン３３ｃが可動型３２の合わせ面３２ａに押されて合わせ面３１ａと面一になるとともに、突出しピン３３ａが形状凹部３１ｂの形状面と略面一となる位置（最大１０μｍ程度下側に突出した位置）まで移動するようになっている。すなわち、突出しピン３３ａおよび同期ピン３３ｃは、それぞれ固定型３１の形状凹部３１ｂの形状面や合わせ面３１ａから突出自在となるように構成されている。

図４（ａ）に示すように、可動側突出し機構３４は、二つの突出しピン３４ａ（手前の一つのみ図示）と、ランナ１０ａ（図３参照）を押圧するための二つの押圧ピン３４ｂ，３４ｃと、これらの突出しピン３４ａおよび押圧ピン３４ｂ，３４ｃを一体に保持する二枚の保持板３４ｄと、を有している。なお、上下方向に延びるスプルー３１ｃの下方に設けられる押圧ピン３４ｃの先端には、成形されたランナ１０ａを可動型３２の移動とともに引っ張るための係合爪部３４ｅが形成されている。具体的に、この係合爪部３４ｅは、段を構成する上段面部がオーバーハング形状に形成されることで、成形されたランナ１０ａと引っ掛かるように構成されている。

また、この可動側突出し機構３４は、保持板３４ｄを摺動自在に支持すべく可動型３２に固定されるガイド棒３４ｆと、保持板３４ｄを常時固定型３１側から離れる方向に付勢するスプリングＳ２と、を有している。そして、二枚の保持板３４ｄのうち下側の保持板３４ｄの略中央部には、図示せぬ押圧装置によって押圧するための突出部３４ｇがボルトＢによって締結され、上側の保持板３４ｄの適所には、この保持板３４ｄの上方への所定以上の移動を規制するためのストッパ３４ｈがボルトＢによって締結されている。

なお、可動型３２は、図の奥に示すスペーサブロック３２ｄで繋がる型板３２ｅおよび可動側取付板３２ｆを有しており、これらの型板３２ｅ、可動側取付板３２ｆと、保持板３４ｄの下面およびストッパ３４ｈの上面とによって、突出しピン３４ａや押圧ピン３４ｂ，３４ｃの突出量が決められている。

次に、本実施形態に係る射出成形型３０による光シートバス１０の製造方法について説明する。
図４（ａ）に示すように、まず、固定型３１と可動型３２を合わせた状態において、固定型３１のスプルー３１ｃの上端部に図示せぬ射出装置のノズルをセットする。そして、この射出装置から溶融樹脂をスプルー３１ｃへ射出させると、射出された溶融樹脂がスプルー３１ｃ、ランナ形状部３２ｃ内を通って、図７（ａ）に示すように、形状凹部３１ｂ，３２ｂで形成される空間（キャビティ）内に供給される。

形状凹部３１ｂ，３２ｂ内に溶融樹脂を供給した後は、射出成形型３０を冷却させることによって、樹脂が固まって光シートバス１０が成形されることとなる。次に、射出成形型３０から光シートバス１０を取り出すために、可動型３２を固定型３１から離間させていくと、図７（ｂ）に示すように、可動型３２によって支持されていた同期ピン３３ｃが可動型３２とともに下方に移動することによって、突出しピン３３ａもこれらの同期ピン３３ｃおよび可動型３２の移動速度と同期した速度で光シートバス１０を可動型３２側に突き出すこととなる。すなわち、光シートバス１０が、可動型３２内に保持された状態で可動型３２とともに移動していくことになるので、型開きの際において、光シートバス１０を確実に可動型３２側に寄せることが可能となっている。

なお、型開きの際は、このような突出しピン３３ａによる光シートバス１０の突き出しの他に、図４（ａ）に示す可動型３２側の押圧ピン３４ｃに形成された係合爪部３４ｅによってランナ１０ａ（図３参照）が引っ掛けられて可動型３２とともに移動するようにもなっているため、このランナ１０ａを含んだ光シートバス１０は、バランスよく可動型３２に寄せられることとなる。

そして、図６に示すように、ランナ１０ａ（詳しくは、スプルー３１ｃで形成される部分）の上端が固定型３１から外れるまで可動型３２を下方に移動させた後、図８に示すように、図示せぬ押圧装置によって突出部３４ｇを押し上げると、光シートバス１０およびランナ１０ａが可動型３２から外部へ突き出されることとなる。なお、このように押し出された光シートバス１０およびランナ１０ａは、図示せぬロボットハンドなどによって押圧ピン３４ｃの係合爪部３４ｅの傾斜面に沿って取り出すことが可能となっている。

射出成形型３０から取り外した光シートバス１０には、図３に示すように、その前側先細部１２にランナ１０ａが一体に形成されているため、まず、このランナ１０ａを光シートバス１０からニッパーなどで切り離す作業を行う。なお、この作業において光シートバス１０側に残った部分は、カッターによる切削加工や砥石による研削加工によって前側先細部１２の斜面１２ｂ（図１参照）と略面一となるまで削り取る。そして、このように切削加工した後は、その削り取った部分をラッピング（遊離砥粒）加工によって、その削り取った部分の段差が１０μｍ以下となり、かつ、その表面粗度Ｒａが１．０μｍ以下となるように形成する。

また、同様に、図１に示す光シートバス１０の両面に形成されるピン痕１１ａは、型３１，３２の形状凹部３１ｂ，３２ｂの表面が滑らかに形成されていることにより、段差が１０μｍ以下で、かつ、その表面粗度Ｒａが１．０μｍ以下とすることが望ましい。なお、その他の部分（例えば、後側先細部１３の斜面１３ｂなど）も、その表面粗度Ｒａが１．０μｍ以下に収まるように形成されているのが望ましい。

次に、前記のような方法で成形された光シートバス１０の作用について説明する。
図９（ａ）に示すように、光シートバス１０の後側に設けた三本の光ファイバ２０のうちの一本から光シートバス１０内に光が送られてくると、その光は光シートバス１０内を広がりつつ前側へ進んでいく。そして、この光が前側先細部１２内に到達すると、前側先細部１２の斜面１２ｂによって広がろうとする光の一部が適宜反射されて前側の光ファイバ２０側へ集められ、この光ファイバ２０内に伝達される光の量が増加することとなる。

また、図９（ｂ）に示すように、光シートバス１０の前側に設けた一本の光ファイバ２０から光シートバス１０内に光が送られてくると、その光は前側先細部１２の斜面１２ｂに沿って広がりつつ後側へ進んでいく。そして、この光が三つの後側先細部１３内に到達すると、各後側先細部１３の斜面１３ｂによって広がろうとする光の一部が適宜反射されて後側の各光ファイバ２０側へ集められ、各光ファイバ２０内に伝達される光の量が増加することとなる。

以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
先細部１２，１３によって光ファイバ２０内に多くの光を集めることができるので、光を効率良く伝達させることが可能となる。
光シートバス１０は、その表面粗度が１．０μｍ以下となり、かつ、その表面に形成される段差の高さが１０μｍ以下となるように形成されるので、光漏れを確実に防止することができる。

先細部１２，１３が、従来のような矩形の光シートバスに前端側または後端側から光を通したときに、この光が通らない領域となる部分を削ったような形状となっているので、無駄な部分が無くなり、軽量化を図ることができる。
型開きの際に固定側突出し機構３３によって光シートバス１０を確実に可動型３２側に寄せることができるので、単純形状となるシート状の光シートバス１０であっても良好に可動型３２から取り外すことができる。

以上、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
本実施形態では、光シートバス１０の前側に前側先細部１２を一つ形成し、後側に後側先細部１３を三つ形成する構造としたが、本発明はこれに限定されず、接続する光ファイバ２０の数に応じて適宜変更可能である。すなわち、例えば光シートバス１０の前側に三本の光ファイバ２０を接続し、後側に四本の光ファイバ２０を接続する場合には、光シートバス１０の前側および後側に各光ファイバ２０に対応した形状の先細部を光ファイバごとに設ければよい。
本実施形態では、射出成形型３０を開く、または、閉じる方向を上下方向としたが、本発明はこれに限定されず、例えば左右方向であってもよい。

本実施形態に係る光シートバスの斜視図である。（ａ）は光シートバスの平面図、（ｂ）は同光シートバスの前面図、（ｃ）は同光シートバスの後面図、（ｄ）は同光シートバスの側面図である。光シートバスを成形するための射出成形型を示す斜視図である。（ａ）は射出成形型の内部を示す断面図であり、（ｂ）は形状凹部の詳細を示す要部拡大断面図である。固定側突出し機構の詳細を示す分解断面図である。光シートバスの成形後に、固定型から可動型を離間させたときの状態を示す断面図である。（ａ）は型内の空間に溶融樹脂を射出した状態を示す断面図であり、（ｂ）は固定型から可動型を離間させる際において完成した光シートバスを突出しピンによって可動型側に寄せている状態を示す断面図である。可動側突出し機構によって光シートバスを型外へ押し出した状態を示す断面図である。（ａ）は光シートバスの後側先細部から光を照射したときの光の進んでいく状態を示す断面図であり、（ｂ）は光シートバスの前側先細部から光を照射したときの光の進んでいく状態を示す断面図である。（ａ）は従来の光シートバスに複数本側の光ファイバの１本から他方へ向けて光を通した場合を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＺ矢視図であり、（ｃ）は、従来の光シートバスに（ａ）と逆向きに光を通した場合を示す平面図である。

符号の説明

１０光シートバス
１０ａランナ
１１本体部
１１ａピン痕
１２前側先細部
１２ａ先端面
１２ｂ斜面
１３後側先細部
１３ａ先端面
１３ｂ斜面
１３ｃ補強部
２０光ファイバ
３０射出成形型
３１固定型
３１ｂ形状凹部
３１ｃスプルー
３２可動型
３３固定側突出し機構
３４可動側突出し機構

Claims

少なくとも一本の光ファイバが一端部に接合されるとともに、複数の光ファイバが他端部に接合される導光体であって、
前記一端部および前記他端部には、前記光ファイバ側に近づくにつれて徐々に狭まるような先細部が前記光ファイバごとに設けられることを特徴とする導光体。