JP2008170903A - フィルム光導波路、フィルム光導波路モジュール、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げられた状態で使用される場合でも安定した光伝送が可能なフィルム光導波路を提供する。
【解決手段】コア部１１は、光導波路４の延在方向（Ｚ方向）に垂直な方向の断面において、コア部１１の中心位置が、光導波路４の中心位置からずれて設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号を伝送するフィルム光導波路、フィルム光導波路モジュール、および電子機器に関するものである。

近年、高速で大容量のデータ通信が可能な光通信網が拡大している。今後、この光通信網は機器間から機器内への搭載が予想されている。そして、プリント配線基板の光配線化が期待されている。

光導波路は、コアと呼ばれる芯とそれを覆うクラッドと呼ばれる鞘の二重構造になっており、クラッドよりもコアの屈折率が高くなっている。すなわち、コアに入射した光信号は、コア内部で全反射を繰り返すことによって伝搬される。

また、特に近年では、より小型、薄型の民生機器に搭載されるプリント配線基板や電気配線を光導波路で実現することが求められている。これに対して、光導波路のコアおよびクラッドの材料に従来よりもさらに柔軟な材料を用いることによって、高い屈曲性を有する光導波路が開発されている。このような高い屈曲性を有する光導波路を用いれば、機器内の基板間でのデータ伝送をも光導波路にて行うことが可能となる。

ここで、光導波路を用いた光導波路モジュールにおける光伝送の仕組みについて簡単に説明する。まず、外部から入力される電気信号に基づいて、駆動部が発光部（光素子）の発光を駆動し、発光部が光導波路の光入射面に対して光を照射する。光導波路の光入射面に照射された光は、光導波路内に導入され、光導波路の光出射面から出射される。そして、光導波路の光出射面から出射された光は、受光部（光素子）により受光され電気信号に変換される。
特開２０００−２１４３５１公報（２０００年８月４日公開） 特開２０００−９９６８公報（２０００年１月１４日公開） 特開２０００−２９２６５６公報（２０００年１０月２０日公開） 特開２００５−３３１５３５公報（２００５年１２月２日公開）

ところが、上記従来の構成では、例えば、フィルム光導波路が光伝送方向に対してねじれる方向に曲げられた場合、コア部は、最も曲げを許容する部分つまり変形量の最も大きい部分を通ることになる。また、フィルム光導波路が光伝送方向に垂直な方向に曲げられた場合には、コア部において変形量が最も大きくなる部分の曲率半径は、光導波路において変形量が最も大きくなる部分の曲率半径と等しくなる。そのため、光導波路が曲げられた状態で使用される場合に、曲げたときの損失変動が原因の曲げ損失が大きくなってしまう。このように、従来の光導波路の構成では、曲げ損失の影響により、安定した光伝送が困難である。

また、上記光導波路を用いた光導波路モジュールでは、以下の問題点が生じる。上述のように、光伝送を行うためには、発光部と光導波路の光入射面との間の距離、および受光部と光導波路の光出射面との間の距離を一定に保つ、いわゆる光結合させる必要がある。従来、この光導波路と光素子とを光結合させるための技術が数多く提案されており、例えば特許文献１〜３等に開示されている。

特許文献１では、光素子と光導波路との間にバンプを介在させて両者の位置合わせをすると共に、両者の間の空隙に接着剤を充填することによって、光素子と光導波路とを光結合させている。特許文献２では、光ファイバの先端を光素子上に位置合わせして、接着剤により両者を固定することによって、光素子と光ファイバとを光結合させている。特許文献３では、光素子を受容するための凹部を有する基板上に光導波路を固定することによって、光素子と光導波路とを光結合させている。

しかしながら、小型・薄型の機器内において光導波路を用いる場合、光導波路を含む光導波路モジュール全体の小型化が要求される。これに対して、上記従来の構成においては、光素子の周囲において接着剤または基板等により光導波路を保持しているため、光素子に接続する電気配線のスペースがより多く必要になるという問題を有している。このようなスペースが増大してしまうと光導波路モジュールを小型・薄型の機器に搭載することが困難となる。

そこで、例えば特許文献４には、電気配線の省スペース化を実現した光結合装置が開示されている。

ところが、上記特許文献４の構成では、電気配線を光素子に接続するためのスペースを確保するために、光導波路の端部を保持する面積を小さくせざるを得ない。そのため、光導波路の端部を確実に保持することが困難となり、フレキシブルな光導波路の場合、振動や熱の影響を受けて変形し易くなる。このような光導波路の端部に変形が生じると、光源から光導波路に光が照射される際に生じる結合損失が生じ、安定した光伝送が困難になるという問題が生じる。

このように、従来の構成では、安定した光伝送と光導波路モジュールの小型化を図ることが可能なものは実現されていない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、曲げられた状態で使用される場合でも安定した光伝送が可能なフィルム光導波路を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、曲げられた状態で使用される場合でも安定した光伝送が可能で、かつ小型化が図れるフィルム光導波路モジュールおよび電子機器を提供することにある。

本発明に係るフィルム光導波路は、上記課題を解決するために、透光性を有する材料から構成されるコア部と、該コア部の屈折率とは異なる屈折率を有する材料から構成されるクラッド部とを備えたフィルム光導波路であって、上記コア部は、当該フィルム光導波路の延在方向に垂直な方向の断面において、上記コア部の中心位置が、当該フィルム光導波路の中心位置からずれて設けられている構成である。

上記の構成によれば、上記コア部は、当該フィルム光導波路の延在方向に垂直な方向の断面において、上記コア部の中心位置が、当該フィルム光導波路の中心位置からずれて設けられている。すなわち、コア部における上記延在方向の中心軸が、フィルム光導波路の延在方向の中心軸からずれている構成である。

従来、コア部は、上記延在方向において、コア部の中心軸と光導波路の中心軸とが一致するように設けられている。そのため、例えば、フィルム光導波路がその延在方向に対してねじれる方向に曲げられた場合、コア部は、変形量の最も大きい部分を通ることになる。

これに対して、上記の構成では、コア部は、コア部における上記延在方向の中心軸が、フィルム光導波路の延在方向の中心軸からずれて設けられている構成である。これにより、例えば、フィルム光導波路がその延在方向に対してねじれる方向に曲げられた際、コア部は変形量も最も大きい部分を避けて通ることになる。そのため、上記の構成では、従来の構成と比較して、曲げたときの損失変動が原因の曲げ損失を低減することが可能となる。したがって、上記の構成によれば、フィルム光導波路が曲げられた状態で使用される場合でも、安定した光伝送が可能なフィルム光導波路を提供することができる。

また、本発明に係るフィルム光導波路は、上記課題を解決するために、透光性を有する材料から構成されるコア部と、該コア部の屈折率とは異なる屈折率を有する材料から構成されるクラッド部とを備えたフィルム光導波路であって、上記コア部は、当該フィルム光導波路の端面において、上記コア部の中心位置が、当該フィルム光導波路の中心位置からずれて設けられていると共に、当該フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられている構成である。

上記の構成によれば、上記コア部は、当該フィルム光導波路の端面において、上記コア部の中心位置が、当該フィルム光導波路の中心位置からずれて設けられていると共に、当該フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられている。

従来、コア部は、上記延在方向において、コア部の中心軸と光導波路の中心軸とが一致するように設けられている。そのため、例えば、フィルム光導波路が光伝送方向に垂直な方向に曲げられた場合には、コア部において変形量が最も大きくなる部分の曲率半径は、光導波路において変形量が最も大きくなる部分の曲率半径と等しくなる。

これに対して、上記の構成では、コア部は、コア部における上記延在方向の中心軸が、フィルム光導波路の延在方向の中心軸からずれていると共に、フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられている構成である。これにより、例えば、フィルム光導波路がその延在方向に垂直な方向に曲げられた場合、コア部において変形量が最も大きくなる部分の曲率半径を、光導波路において変形量が最も大きくなる部分の曲率半径よりも大きくすることができる。そのため、上記の構成では、従来の構成と比較して、曲げたときの損失変動が原因の曲げ損失を低減することが可能となる。したがって、上記の構成によれば、フィルム光導波路が曲げられた状態で使用される場合でも、安定した光伝送が可能なフィルム光導波路を提供することができる。

また、本発明に係るフィルム光導波路は、上記課題を解決するために、透光性を有する材料から構成される複数のコア部と、該コア部の屈折率とは異なる屈折率を有する材料から構成されるクラッド部とを備えたフィルム光導波路であって、当該フィルム光導波路の端面において、当該フィルム光導波路の端面における上記コア部が並ぶ方向となる横幅方向の長さを上記コア部の数で等分した領域内において、上記コア部の領域における上記横幅方向の中心位置が、上記等分した領域における上記横幅方向の中心位置からずれて、上記コア部が設けられていると共に、上記コア部は、さらに、当該フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられている構成である。

上記の構成によれば、コア部は、フィルム光導波路の端面において、当該フィルム光導波路の端面における上記コア部が並ぶ方向となる横幅方向の長さを上記コア部の数で等分した領域内において、上記コア部の領域における上記横幅方向の中心位置が、上記等分した領域における上記横幅方向の中心位置からずれて設けられていると共に、フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられている。

これにより、例えば、フィルム光導波路がその延在方向に垂直な方向に曲げられた場合、コア部において変形量が最も大きくなる部分の曲率半径を、光導波路において変形量が最も大きくなる部分の曲率半径よりも大きくすることができる。そのため、上記の構成では、従来の構成と比較して、曲げたときの損失変動が原因の曲げ損失を低減することが可能となる。したがって、上記の構成によれば、アレイ状のフィルム光導波路が曲げられた状態で使用される場合でも、安定した光伝送が可能なフィルム光導波路を提供することができる。

また、本発明に係るフィルム光導波路は、上記の構成において、上記コア部は、当該フィルム光導波路内において、当該フィルム光導波路の延在方向に対して、斜め、かつ直線状に設けられていてもよい。

上記の構成によれば、コア部は、フィルム光導波路の延在方向に対して、斜め、かつ直線状に、フィルム光導波路内に設けられている。そのため、フィルム光導波路が曲げられた際のコア部の曲率半径が、該フィルム光導波路の曲率半径よりも大きくなる。よって、上述のように、曲げられた状態で使用される場合でも、より安定した光伝送が可能となる。

また、本発明に係るフィルム光導波路は、上記の構成において、上記コア部は、当該フィルム光導波路内において、当該フィルム光導波路の曲げを許容する領域において、当該フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられていてもよい。

上記の構成によれば、コア部は、フィルム光導波路内において、該フィルム光導波路の曲げを許容する領域において、該フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられている。そのため、フィルム光導波路が曲げられた際のコア部の曲率半径が、該フィルム光導波路の曲率半径よりも大きくなる。よって、上述のように、曲げられた状態で使用される場合でも、より安定した光伝送が可能となる。

また、本発明に係るフィルム光導波路は、上記の構成において、当該フィルム光導波路の光入射側の端面におけるコア部の、当該フィルム光導波路の延在方向における光出射側の端面への投影領域と、上記光出射側の端面におけるコア部の領域とが、上記光出射側の端面における中心位置に対して互いに対称となるように、上記コア部が設けられていてもよい。

上記の構成によれば、コア部は、当該フィルム光導波路の光入射側の端面におけるコア部の、当該フィルム光導波路の延在方向における光出射側の端面への投影領域と、上記光出射側の端面におけるコア部の領域とが、上記光出射側の端面における中心位置に対して互いに対称となるように設けられている。換言すると、光入射側から見たフィルム光導波路の端面におけるコア部の位置と、光出射側から見たフィルム光導波路の端面におけるコア部の位置とが同一となる構成である。これにより、上述の効果に加えて、フィルム光導波路に接続される、光送受信処理用の部品を実装する実装部の構成を共通化することが可能となる。

また、本発明に係るフィルム光導波路は、上記の構成において、当該フィルム光導波路における光入射側となる入口および光出射側となる出口をそれぞれ含む端部領域における当該フィルム光導波路の延在方向に対して垂直となる幅方向の長さが、上記端部領域とは異なる領域における上記幅方向の長さよりも大きくなるように設定されていてもよい。

上記の構成によれば、当該フィルム光導波路における光入射側となる入口および光出射側となる出口をそれぞれ含む端部領域における当該フィルム光導波路の延在方向に対して垂直となる幅方向の長さが、上記端部領域とは異なる領域における上記幅方向の長さよりも大きくなるように設定されている。これにより、フィルム光導波路の小型化を図ることができ、導波路のフレキシブル性を向上させることができる。

また、本発明に係るフィルム光導波路は、上記の構成において、上記コア部の光入射面が、上記光伝送方向に対して斜めに設けられているとともに、光源から照射された光が、上記光入射面において反射されることによって上記コア部内に導入されるように構成されていてもよい。

上記の構成によれば、フィルム光導波路に対して、光伝送方向に対して横方向に光源を配置する構成とすることが可能となる。よって、例えば基板面に平行にフィルム光導波路を配置することが必要とされる場合に、フィルム光導波路と基板面との間に、該基板面の法線方向に光を出射するように光源を設置すればよいことになる。このような構成は、例えば光源を基板面に平行に光を出射するように設置する構成よりも、実装が容易であり、また、構成としてもよりコンパクトにすることができる。

また、本発明に係るフィルム光導波路モジュールは、上記課題を解決するために、上記本発明に係るフィルム光導波路と、上記フィルム光導波路の光入射面に対して光を照射する発光部と、上記フィルム光導波路の光出射面から出射される光を受光する受光部と、上記フィルム光導波路を保持する保持部と、上記発光部および上記保持部を有する基板とを備え、上記保持部は、上記フィルム光導波路の端面における上記基板面の法線方向に対して垂直となる横幅方向の長さを、上記コア部の数で等分した領域をさらに上記横幅方向に二等分した領域のうち、上記コア部の中心位置を含む領域の上記基板への投影領域外に設けられている構成である。

上記の構成によれば、上記保持部は、上記フィルム光導波路の端面における上記基板面の法線方向に対して垂直となる横幅方向の長さを、上記コア部の数で等分した領域をさらに上記横幅方向に二等分した領域のうち、上記コア部の中心位置を含む領域の上記基板への投影領域外に設けられている。そのため、上記投影領域内においては、保持部を設ける必要がなく、各部品を搭載するスペースとして利用することができる。具体的には、例えば、発光部または受光部と、該発光部または該受光部に接続される電気配線とを実装することができる。これにより、従来の構成と比較して、基板上において保持部を設けるために必要となる領域を節約することができるため、フィルム光導波路モジュールの小型化を実現することができる。

また、上記フィルム光導波路を用いているため、フィルム光導波路を曲げた状態で使用したとしても、曲げたときの損失変動が原因の曲げ損失を低減することができる。さらに、上記の構成では、フィルム光導波路の端部を確実に保持することができるため、フィルム光導波路の端部の変形等が原因の結合損失を起因とする性能劣化が発生しにくい。したがって、上記の構成によれば、曲げられた状態で使用される場合でも、安定した光伝送が可能なフィルム光導波路モジュールを提供することができる。

なお、保持部は、基板またはフィルム光導波路に一体的に形成されていてもよい。

また、本発明に係るフィルム光導波路モジュールは、上記の構成において、上記発光部が、上記フィルム光導波路に対して、該フィルム光導波路内での光伝送方向に対して略垂直方向から光を照射するとともに、上記フィルム光導波路が、上記発光部から照射された光を、光入射面において反射させることによって上記コア部内に導入する構成であってもよい。

上記の構成によれば、フィルム光導波路に対して、光伝送方向に対して略垂直方向に発光部を配置する構成とすることが可能となる。よって、例えば基板面に平行にフィルム光導波路を配置することが必要とされる場合に、フィルム光導波路と基板面との間に、該基板面の法線方向に光を出射するように発光部を設置すればよいことになる。このような構成は、例えば発光部を基板面に平行に光を出射するように設置する構成よりも、実装が容易であり、また、構成としてもよりコンパクトにすることができる。

本発明に係るフィルム光導波路は、以上のように、上記コア部は、当該フィルム光導波路の延在方向に垂直な方向の断面において、上記コア部の中心位置が、当該フィルム光導波路の中心位置からずれて設けられている構成である。

また、本発明に係るフィルム光導波路は、以上のように、上記コア部は、当該フィルム光導波路の端面において、上記コア部の中心位置が、当該フィルム光導波路の中心位置からずれて設けられていると共に、当該フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられている構成である。

また、本発明に係るフィルム光導波路は、以上のように、当該フィルム光導波路の端面において、当該フィルム光導波路の端面における上記コア部が並ぶ方向となる横幅方向の長さを上記コア部の数で等分した領域内において、上記コア部の領域における上記横幅方向の中心位置が、上記等分した領域における上記横幅方向の中心位置からずれて、上記コア部が設けられていると共に、上記コア部は、さらに、当該フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられている構成である。

これにより、曲げたときの損失変動が原因の曲げ損失を低減することができる。したがって、フィルム光導波路が曲げられた状態で使用される場合でも、安定した光伝送が可能なフィルム光導波路を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係るフィルム光導波路モジュールは、上記保持部が、上記フィルム光導波路の端面における上記基板面の法線方向に対して垂直となる横幅方向の長さを、上記コア部の数で等分した領域をさらに上記横幅方向に二等分した領域のうち、上記コア部の中心位置を含む領域の上記基板への投影領域外に設けられている構成である。

これにより、基板上において保持部を設けるために必要となる領域を節約することができるため、安定した光伝送が可能で、かつ小型化が図れるフィルム光導波路モジュールを提供することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。

（光導波路モジュールの構成）
図２は、本実施形態に係る光導波路モジュール１の概略構成を示している。同図に示すように、光導波路モジュール（フィルム光導波路モジュール）１は、光送信処理部２、光受信処理部３、および光導波路（フィルム光導波路）４を備えている。

光送信処理部２は、発光駆動部５および発光部６を備えた構成となっている。発光駆動部５は、外部から入力された電気信号に基づいて発光部６の発光を駆動する。この発光駆動部５は、例えば発光駆動用のＩＣ（Integrated Circuit）によって構成される。なお、図示はしていないが、発光駆動部５には、外部からの電気信号を伝送する電気配線との電気接続部が設けられている。

発光部６は、発光駆動部５による駆動制御に基づいて発光する。この発光部６は、例えばＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity-Surface Emitting Laser）などの発光素子によって構成される。発光部６から発せられた光は、光信号として光導波路４の光入射側端部に照射される。

光受信処理部３は、増幅部７および受光部８を備えた構成となっている。受光部８は、光導波路４の光出射側端部から出射された光信号としての光を受光し、光電変換によって電気信号を出力する。この受光部８は、例えばＰＤ（Photo-Diode）などの受光素子によって構成される。

増幅部７は、受光部８から出力された電気信号を増幅して外部に出力する。この増幅部７は、例えば増幅用のＩＣによって構成される。なお、図示はしていないが、増幅部７には、外部へ電気信号を伝送する電気配線との電気接続部が設けられている。

光導波路４は、発光部６から出射された光を受光部８まで伝送する媒体である。この光導波路４の構成の詳細については後述する。

図３は、光導波路４における光伝送の状態を模式的に示している。同図に示すように、光導波路４は可撓性を有する柱状形状の部材によって構成される。また、光導波路４の光入射側端部には光入射反射面（光入射面）４Ａが設けられているとともに、光出射側端部には光出射反射面（光出射面）４Ｂが設けられている。

発光部６から出射された光は、光導波路４の光伝送方向に対して略垂直となる方向から、光導波路４の光入射側端部に入射される。入射された光は、光入射反射面４Ａにおいて反射されることによって光導波路４内を進行する。光導波路４内を進行して光出射側端部に到達した光は、光出射反射面４Ｂにおいて反射されることによって、光導波路４の光伝送方向に対して略垂直となる方向へ出射される。出射された光は、受光部８に照射され、受光部８において光電変換が行われる。

このような構成によれば、光導波路４に対して、光伝送方向に対して横方向に光源としての発光部６を配置する構成とすることが可能となる。よって、例えば基板面に平行に光導波路４を配置することが必要とされる場合に、光導波路４と基板面との間に、該基板面の法線方向に光を出射するように発光部６を設置すればよいことになる。このような構成は、例えば発光部６を基板面に平行に光を出射するように設置する構成よりも、実装が容易であり、また、構成としてもよりコンパクトにすることができる。これは、発光部６の一般的な構成が、光を出射する方向のサイズよりも、光を出射する方向に垂直な方向のサイズの方が大きくなっていることによるものである。さらに同一面内に電極と発光部６がある平面実装向け発光素子を使用する構成にも適用が可能である。

（光導波路の構成）
図１は、光導波路４の正面図および側面図を示している。同図に示すように、光導波路４は、光伝送方向を軸とする柱状形状のコア部１１と、コア部１１の周囲を囲むように設けられたクラッド部１２とを備えた構成となっている。コア部１１およびクラッド部１２は透光性を有する材料によって構成されているとともに、コア部１１の屈折率は、クラッド部１２の屈折率よりも高くなっている。コア部１１に入射した光信号は、コア部１１内部で全反射を繰り返すことによって光伝送方向に伝送される。

コア部１１およびクラッド部１２を構成する材料としては、ガラスやプラスチックなどを用いることが可能であるが、十分な可撓性を有する光導波路４を構成するためには、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、およびシリコーン系等の樹脂材料を使用することが好ましい。また、クラッド部１２を空気などの気体で構成してもよい。さらに、クラッド部１２をコア部１１よりも屈折率の小さい液体の雰囲気下において使用しても同様の効果が得られる。光伝送方向に垂直な面でのコア部１１の断面形状は長方形となっている。

ここで、光導波路４の端面において、光導波路４を保持する方向をＹ方向、光導波路４の延在方向をＺ方向、Ｙ−Ｚ平面に垂直な方向すなわち光導波路４の端面における横幅方向をＸ方向とする。

図１に示すように、コア部１１は、コア部１１の端面におけるＸ方向の中心軸Ｃ１が、光導波路４の端面におけるＸ方向の中心軸Ｃ２からずれて設けられている。すなわち、コア部１１は、図１において光導波路４の端面を紙面上方（Ｚ方向）から見た場合、コア部１１の上側（Ｘ方向）の領域の長さと、コア部１１の下側（Ｘ方向）の領域の長さとが異なるように設けられている。そのため、従来と同じ外形寸法の光導波路を用いた場合でも、光導波路４の端部において、コア部１１以外の領域、つまりコア部１１の周囲の領域において一方のＸ方向の領域（コア部１１の上側の領域）を大きく確保することが可能となる。なお、このコア部１１以外の一方の領域は、光導波路４の端部を保持するための保持領域となる。

ここで、上述の光導波路４の切断方法の一例について簡単に説明する。図４は、光導波路４の切断方法の一例を示す上面図である。上記切断方法としては、例えば、アレイ状の光導波路において、コア部１１同士の間の領域ではなく、コア部１１の領域内を切断することにより、コア部の位置がずれた光導波路４を製造することが可能となる。これにより、光導波路４の端部において上記保持領域を確保することができる。また、上記保持領域となる部分を光導波路４の側面に接着する方法であってもよい。

（光導波路と発光部／受光部の構成）
次に、光導波路４の端部を保持する構成について、光導波路４と発光部６、および光導波路４と受光部８の構成と共に説明する。なお、光導波路４と発光部６との構成、および光導波路４と受光部８との構成はそれぞれ同一の構成であるため、ここでは説明の便宜上、光導波路４と発光部６の構成について説明する。

図５は、光導波路モジュール１の概略構成を示す斜視図である。図６は、図５に示す光導波路モジュール１の上面図である。図５および図６に示すように、光導波路モジュール１は、さらに、保持部９を有する基板１０を備えている。なお、本実施の形態では、保持部９は、基板１０と一体型に形成されており、基板１０において、光導波路４を保持する領域として機能する。

保持部９は、その上面に光導波路４を載置して、光導波路４と発光部６（または受光部８）との間の距離を一定に保つための保持領域である。なお、保持部９の高さは、光導波路４と発光部６（または受光部８）との光結合効率が所望の値になるように予め設定されている。

基板１０は、上述の、光送信処理部２および光導波路４を実装するためのものである。なお、図示はしていないが、光受信処理部３側も同様の構成である。

基板１０に実装される電気配線１３は、発光駆動部５と発光部６とを接続して、電気信号を伝送する。具体的には、例えば、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、同軸ケーブル、リードフレーム等が挙げられる。

ここで、光導波路モジュール１の製造方法と共に、光導波路４および発光部６の光結合方法の一例について図５および図６を用いて以下に説明する。なお、図５においても、上述のように、光導波路４の端面において、光導波路４を保持する方向をＹ方向、光導波路４の延在方向をＺ方向、Ｙ−Ｚ平面に垂直な方向すなわち光導波路４の端面における横幅方向をＸ方向とする。

まず、治具等により固定された基板１０の上面に、予め、発光駆動部５、電気配線１３、および発光部６を半田付け等による方法で実装する。次に、保持部９の光導波路４を搭載する面に接着剤を塗布する。なお、接着剤は、各種市販のものを使用することができる。次に、光導波路４をエアチャック等を用いてハンドリングし、基板１０の上方（Ｙ方向）に設置された画像認識装置（図示せず）により、光導波路４と発光部６と保持部９との位置調整を行う。そして、画像認識装置の映像において、光導波路４の光入射側端部における光入射領域と発光部６の発光領域とが一致し、かつ光導波路４の端部において保持部９により保持される上記保持領域と保持部９の上面の領域とが一致する位置において、光導波路４を保持部９に載置して接着する。このように、光導波路４の端部の片側を保持して、光導波路４と発光部６との間の距離を一定に保った状態で、両者を光結合させることができる。

なお、本実施の形態では、保持部９と光導波路４とを接着剤により結合する構成としているが、これに限定されるものではなく、例えば、接着シート、熱融着、ＵＶ融着等により結合する構成であってもよい。

また、本実施の形態では、保持部９および基板１０は、一体型に形成されているが、両者は別部材として構成されていてもよい。さらに、光導波路４と発光部６との間の距離を所望の値に設定するとともに、保持部９の基板１０への実装工程を削減するために、保持部９および光導波路４が一体型に形成されている構成としてもよい。

（結合損失、曲げ損失）
ここで、光導波路４による光伝送に生じる結合損失および曲げ損失について説明する。なお、これら結合損失および曲げ損失は、安定した光伝送を妨げるものであり、両者の損失を低減することが必要である。

結合損失とは、光源（発光部６に対応）からの光が光導波路４に入射される際に生じる光の損失である。詳細に説明すると次のとおりである。光源と光導波路４との間には、ある程度の間隔が設けられている。これは、光源および光導波路４の設置位置の誤差、および、部品サイズの誤差を吸収するために設けられている。すなわち、光源から出射した光は、上記の間隔を経由して光導波路４に入射することになる。ここで、光源から出射した光が完全に光導波路４には入射できないことになり、ここで生じる光の損失が結合損失となる。また、フレキシブル性を有する光導波路では、その端部が振動や熱の影響を受けて変形し易い。このような光導波路の端部に変形が生じると、光源と光導波路４との間の距離が変動し、光源から出射した光が光導波路４に確実に入射できないことになり、結合損失が生じる。よって、この結合損失を低減するためには、光源と光導波路４との間の距離を一定に保つことが必要である。

また、曲げ損失とは、光導波路４が曲げられることによって生じる光の損失である。詳細に説明すると次のとおりである。光導波路４の内部を伝送する光は、コア部１１内部で全反射を繰り返すことによって光伝送方向に伝送される。ここで、光が全反射するためには、コア部１１の内面に対する入射角が所定の角度以上であることが必要とされる。これに対して、光導波路４が曲げられると、曲げられた方向とは逆となるコア部１１の内面に対して当たる光の入射角が小さくなる確率が高くなる。これにより、伝送されている光が、コア部１１の内面において全反射せずに、一部が外部に透過してしまうことになる。ここで生じる光の損失が曲げ損失となる。よって、この曲げ損失を低減するためには、光導波路４が曲げられた際のコア部１１の曲率半径を大きくとることが有効となる。

本実施の形態に係る光導波路４では、図１に示すように、コア部１１は、該コア部１１の横幅方向（Ｘ方向）の中心軸Ｃ１が光導波路４の横幅方向（Ｘ方向）の中心軸Ｃ２からずれて設けられているため、例えば、図７に示すように、例えば、光導波路４がその延在方向に対してねじれる方向に曲げられた場合、コア部１１は最も曲げを許容する部分つまり変形量の最も大きい部分を避けて通ることになる。

これに対して、コア部１１は、コア部１１の横幅方向（Ｘ方向）の中心軸Ｃ１が、光導波路４の横幅方向（Ｘ方向）の中心軸Ｃ２に一致するように設けられているため、例えば、光導波路４がその延在方向に対してねじれる方向に曲げられた場合、コア部１１は、最も曲げを許容する部分つまり変形量の最も大きい部分を通ることになる。

これにより、本実施の形態に係る光導波路４によれば、従来の構成と比較して、光導波路４が曲げられた際のコア部１１の曲率半径を大きくとることが可能となるため、曲げたときの損失変動が原因の曲げ損失を低減することができる。したがって、上記光導波路４によれば、曲げられた状態で使用される場合でも安定した光伝送が可能となる。

また、上記光導波路４を光導波路モジュール１に用いた場合、図５および図６に示すように、光導波路４の端部を確実に保持することができるため、光導波路４の端部の変形を抑えて、発光部６と光導波路４との間の距離を一定に保つことができる。したがって、光導波路４の端部の変形に起因する発光部６と光導波路４との間の距離の変動による結合損失を抑えることができるため、安定した光伝送が可能となる。また、光導波路４の端部の一方側のみを保持しているため、他方側の領域を、発光部６および受光部８に接続される電気配線１３のスペースとして有効に活用することができる。これにより、光導波路モジュール１全体として小型化が可能となる。

（変形例１）
本実施形態の光導波路４の構成において、図１に示す構成の変形例について説明する。図８は、この変形例１としての光導波路４の正面図および側面図を示している。図９は、この変形例１としての光導波路４の湾曲状態を示している。

図１に示す構成では、コア部１１は、光導波路４の端面において、コア部１１におけるＹ方向の中心軸Ｃ３が、光導波路４におけるＹ方向の中心軸Ｃ４に一致する構成となっているが、変形例１の構成では、図８に示すように、コア部１１は、中心軸Ｃ３が中心軸Ｃ４に一致せず、光導波路４における曲げが生じる領域（曲げを許容する領域）においては、光導波路４の曲げによるカーブの内側となる領域を通ると共に、曲げが生じない領域（曲げを許容する領域外）においては、曲げによるカーブの外側となる領域を通るように設けられている構成であってもよい。

これにより、光導波路４が曲げられた際のコア部１１の曲率半径が、光導波路４の曲率半径よりも大きくなる。したがって、図１の構成と比較して曲げ損失をより低減することができるため、光伝送効率を高めることができ、より安定した光伝送が可能となる。

（変形例２）
本実施形態の光導波路４の構成において、図１に示す構成のさらに他の変形例について説明する。図１０は、この変形例２としての光導波路４の正面図および側面図を示している。図１１は、図１０に示す光導波路４の湾曲状態を示している。

図１０に示すように、上記コア部１１は、Ｘ−Ｚ平面において、光導波路４の光入射側端部から光出射側端部までの領域において、光導波路４の延在方向（Ｚ方向）に対して斜め、かつ直線状に設けられていてもよい。また、図１２に示すように、上記コア部１１は、Ｘ−Ｚ平面において、光導波路４の曲げを許容する領域において光導波路４の延在方向（Ｚ方向）に対して斜めに設けられていてもよい。

上記の図１１および図１２に示す構成によれば、図１１に示すように、光導波路４が曲げられた際のコア部１１の曲率半径が、光導波路４の曲率半径よりも大きくなる。したがって、従来の構成と比較して曲げ損失を低減することができるため、光伝送効率を高めることができ、より安定した光伝送が可能となる。

（変形例３）
本実施形態の光導波路４の構成において、図１に示す構成の他の変形例について説明する。図１３は、この変形例３としての光導波路４の正面図および側面図を示している。

図１に示す構成では、上記光入射側の端面におけるコア部１１の、光導波路４の延在方（Ｚ方向）における光出射側の端面への投影領域が、上記光出射側の端面におけるコア部１１の領域に一致するように、コア部１１が設けられている構成となっているが、変形例３の構成では、図１３に示すように、上記光入射側の端面におけるコア部１１の、光導波路４の延在方向（Ｚ方向）における光出射側の端面への投影領域と、上記光出射側の端面におけるコア部１１の領域とが、光導波路４の端面において横幅方向（Ｘ方向）に互いに対称となるように、コア部１１が設けられていてもよい。

この構成によれば、光入射側の端面におけるコア部１１の中心軸Ｃ１および光導波路４の中心軸Ｃ２の間の距離と、光出射側の端面におけるコア部１１の中心軸Ｃ１′および光導波路４の中心軸Ｃ２′の間の距離とが同一となる。つまり、光入射側から見た光導波路４の端面におけるコア部１１の位置と、光出射側から見た光導波路４の端面におけるコア部１１の位置とが同一となる構成である。これにより、光送信処理部２および光受信処理部３における各部品の実装部の構成を共通化することが可能となる。なお、本変形例５の構成は、上記変形例２において図１０および図１２に示す構成にも適用可能である。

（変形例４）
本実施形態の光導波路４の構成において、図１に示す構成の他の変形例について説明する。図１４は、この変形例４としての光導波路４の正面図および側面図を示している。図１に示す構成では、光導波路４の横幅方向の長さｗ１が、光導波路４の延在方向に向けて不変であるが、変形例４の構成では、図１４に示すように、光導波路４を保持する保持領域における横幅方向の長さｗ１が、当該保持領域外における上記横幅方向の長さｗ２よりも大きくなるように設定されていてもよい。つまり、光導波路４において、保持部９に保持される領域だけ横幅方向（Ｘ方向）の長さが大きい構成である。これにより、光導波路４の小型化を図ることができ、フレキシブル性を向上させることができる。

（変形例５）
本実施形態の光導波路４の構成において、図１に示す構成の他の変形例について説明する。図１５は、この変形例５としての光導波路４の正面図および側面図を示している。同図に示すように、複数のコア部１１を有する光導波路４において、光導波路４の端面における、光導波路４を保持する方向に垂直な横幅方向（Ｘ方向）の長さｗをコア部１１の数で等分した領域ｗ３、ｗ４内において、コア部１１の横幅方向の中心軸Ｃ５、Ｃ６と上記領域の横幅方向の中心軸Ｃ７、Ｃ８とがそれぞれ互いに一致しない構成である。

これにより、それぞれのコア部１１の間の領域、およびＸ方向における光導波路４の領域の内、一方側の領域を保持することが可能となる。そのため、他方側の領域には保持部９が不要となるため、光導波路モジュール１全体としての小型化を図ることができる。なお、同図に示す例では、光導波路４は２本のコア部１１を備えている構成であるが、コア部１１の数は２本以上であってもよい。

（変形例６）
本実施形態の光導波路モジュール１の構成において、図６に示す構成の他の変形例について説明する。図１６は、この変形例６としての光導波路モジュール１の上面図を示している。同図に示すように、Ｘ−Ｚ平面において、光導波路４は、基板１０の長手方向（Ｚ方向）に対して斜めに実装されている。これにより、光導波路４が湾曲状態となる際に、湾曲方向において、光発光側の基板１０と光受光側の基板１０とが接触することを防ぐことができると共に、従来の構成と比較して曲げ損失を低減することができるため、より安定した光伝送が可能となる。

（実施例）
本実施形態の光導波路モジュール１の構成において、図１に示す構成の具体的な実施例の一例について説明する。図１７は、この実施例としての基板１０及び保持部９の上面図を示している。なお、本実施例では、保持部９および基板１０は別部材として構成されている。

同図に示すように、光導波路４の保持領域となる保持部９のＸ方向の長さＬ１は、１５０μｍ以上であって、発光部６または受光部８を実装するために保持部９から基板１０の内側壁面までの距離Ｌ２は、Ｘ方向に４００μｍ以上であることが好ましい。また、図示はしていないが、光導波路４の強度を確保するために、光導波路４の厚み方向（Ｙ方向）の長さは５０μｍ以上であって、弾性率は１ＧＰａ以上であることが好ましい。なお、光導波路４のコア部１１およびクラッド部１２の大きさは、発光部６または受光部８等の光学素子の配置スペースや、光導波路４の厚みおよび幅の大きさを考慮して決定される。

（応用例）
本実施形態の光導波路４は、例えば以下のような応用例に適用することが可能である。

まず、第一の応用例として、折り畳み式携帯電話，折り畳み式ＰＨＳ（Personal Handyphone System），折り畳み式ＰＤＡ（Personal Digital Assistant），折り畳み式ノートパソコン等の折り畳み式の電子機器におけるヒンジ部に用いることができる。

図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、光導波路４を折り畳み式携帯電話４０に適用した例を示している。すなわち、図１８（ａ）は光導波路４を内蔵した折り畳み式携帯電話４０の外観を示す斜視図である。

図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示した折り畳み式携帯電話４０における、光導波路４が適用されている部分のブロック図である。この図に示すように、折り畳み式携帯電話４０における本体４０ａ側に設けられた制御部４１と、本体の一端にヒンジ部を軸として回転可能に備えられる蓋（駆動部）４０ｂ側に設けられた外部メモリ４２，カメラ部（デジタルカメラ）４３，表示部（液晶ディスプレイ表示）４４とが、それぞれ光導波路４によって接続されている。

図１８（ｃ）は、図１８（ａ）におけるヒンジ部（破線で囲んだ部分）の透視平面図である。この図に示すように、光導波路４は、ヒンジ部における保持棒に巻きつけて屈曲させることによって、本体側に設けられた制御部と、蓋側に設けられた外部メモリ４２，カメラ部４３，表示部４４とをそれぞれ接続している。

光導波路４を、これらの折り畳み式電子機器に適用することにより、限られた空間で高速、大容量の通信を実現できる。したがって、例えば、折り畳み式液晶表示装置などの、高速、大容量のデータ通信が必要であって、小型化が求められる機器に特に好適である。

第２の応用例として、光導波路４は、印刷装置（電子機器）におけるプリンタヘッドやハードディスク記録再生装置における読み取り部など、駆動部を有する装置に適用できる。

図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、光導波路４を印刷装置５０に適用した例を示している。図１９（ａ）は、印刷装置５０の外観を示す斜視図である。この図に示すように、印刷装置５０は、用紙５２の幅方向に移動しながら用紙５２に対して印刷を行うプリンタヘッド５１を備えており、このプリンタヘッド５１に光導波路４の一端が接続されている。

図１９（ｂ）は、印刷装置５０における、光導波路４が適用されている部分のブロック図である。この図に示すように、光導波路４の一端部はプリンタヘッド５１に接続されており、他端部は印刷装置５０における本体側基板に接続されている。なお、この本体側基板には、印刷装置５０の各部の動作を制御する制御手段などが備えられる。

図１９（ｃ）および図１９（ｄ）は、印刷装置５０においてプリンタヘッド５１が移動（駆動）した場合の、光導波路４の湾曲状態を示す斜視図である。この図に示すように、光導波路４をプリンタヘッド５１のような駆動部に適用する場合、プリンタヘッド５１の駆動によって光導波路４の湾曲状態が変化するとともに、光導波路４の各位置が繰り返し湾曲される。

したがって、本実施形態にかかる光導波路４は、これらの駆動部に好適である。また、光導波路４をこれらの駆動部に適用することにより、駆動部を用いた高速、大容量通信を実現できる。

図２０は、光導波路４をハードディスク記録再生装置６０に適用した例を示している。

この図に示すように、ハードディスク記録再生装置６０は、ディスク（ハードディスク）６１、ヘッド（読み取り、書き込み用ヘッド）６２、基板導入部６３、駆動部（駆動モータ）６４、光導波路４を備えている。

駆動部６４は、ヘッド６２をディスク６１の半径方向に沿って駆動させるものである。ヘッド６２は、ディスク６１上に記録された情報を読み取り、また、ディスク６１上に情報を書き込むものである。なお、ヘッド６２は、光導波路４を介して基板導入部６３に接続されており、ディスク６１から読み取った情報を光信号として基板導入部６３に伝搬させ、また、基板導入部６３から伝搬された、ディスク６１に書き込む情報の光信号を受け取る。

このように、光導波路４をハードディスク記録再生装置６０におけるヘッド６２のような駆動部に適用することにより、高速、大容量通信を実現できる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明に係る光導波路モジュールおよび光導波路は、各種機器間の光通信路にも適用可能であるとともに、小型、薄型の民生機器内に搭載される機器内配線としてのフレキシブルな光配線にも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る光導波路の正面図および側面図である。 本実施形態に係る光導波路モジュールの概略構成を示す図である。 光導波路における光伝送の状態を模式的に示す図である。 光導波路の製造方法の一例を説明する図である。 本実施形態に係る光導波路モジュールの概略構成を示す斜視図である。 図５に示す光導波路モジュールの概略構成を示す上面図である。 図１に示す光導波路の湾曲状態を示す斜視図である。 変形例としての光導波路の正面図および側面図である。 図８に示す変形例としての光導波路の湾曲状態を示す正面図および側面図である。 他の変形例としての光導波路の正面図および側面図である。 （ａ）および（ｂ）は図１０に示す光導波路の湾曲状態を示す斜視図である。 さらに他の変形例としての光導波路の正面図および側面図である。 さらに他の変形例としての光導波路の正面図および側面図である。 さらに他の変形例としての光導波路の正面図および側面図である。 さらに他の変形例としての光導波路の正面図および側面図である。 他の変形例として光導波路モジュールの概略構成を示す上面図である。 実施例としての基板及び保持部の上面図である。 （ａ）は、本実施形態に係る光導波路を備えた折り畳み式携帯電話の外観を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した折り畳み式携帯電話における、上記光導波路が適用されている部分のブロック図であり、（ｃ）は、（ａ）に示した折り畳み式携帯電話における、ヒンジ部の透視平面図である。 （ａ）は、本実施形態に係る光導波路を備えた印刷装置の外観を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した印刷装置の主要部を示すブロック図であり、（ｃ）および（ｄ）は、印刷装置においてプリンタヘッドが移動（駆動）した場合の、光導波路の湾曲状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る光導波路を備えたハードディスク記録再生装置の外観を示す斜視図である。

符号の説明

１ 光導波路モジュール（フィルム光導波路モジュール）
２ 光送信処理部
３ 光受信処理部
４ 光導波路（フィルム光導波路）
５ 発光駆動部
６ 発光部
７ 増幅部
８ 受光部
９ 保持部
１０ 基板
１１ コア部
１２ クラッド部
１３ 電気配線

Claims (11)

1. 透光性を有する材料から構成されるコア部と、該コア部の屈折率とは異なる屈折率を有する材料から構成されるクラッド部とを備えたフィルム光導波路であって、
   上記コア部は、当該フィルム光導波路の延在方向に垂直な方向の断面において、上記コア部の中心位置が、当該フィルム光導波路の中心位置からずれて設けられていることを特徴とするフィルム光導波路。
2. 透光性を有する材料から構成されるコア部と、該コア部の屈折率とは異なる屈折率を有する材料から構成されるクラッド部とを備えたフィルム光導波路であって、
   上記コア部は、当該フィルム光導波路の端面において、上記コア部の中心位置が、当該フィルム光導波路の中心位置からずれて設けられていると共に、当該フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられていることを特徴とするフィルム光導波路。
3. 透光性を有する材料から構成される複数のコア部と、該コア部の屈折率とは異なる屈折率を有する材料から構成されるクラッド部とを備えたフィルム光導波路であって、
   当該フィルム光導波路の端面において、当該フィルム光導波路の端面における上記コア部が並ぶ方向となる横幅方向の長さを上記コア部の数で等分した領域内において、上記コア部の領域における上記横幅方向の中心位置が、上記等分した領域における上記横幅方向の中心位置からずれて、上記コア部が設けられていると共に、
   上記コア部は、さらに、当該フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられていることを特徴とするフィルム光導波路。
4. 上記コア部は、当該フィルム光導波路内において、当該フィルム光導波路の延在方向に対して、斜め、かつ直線状に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルム光導波路。
5. 上記コア部は、当該フィルム光導波路内において、当該フィルム光導波路の曲げを許容する領域において、当該フィルム光導波路の延在方向に対して斜めに設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルム光導波路。
6. 当該フィルム光導波路の光入射側の端面におけるコア部の、当該フィルム光導波路の延在方向における光出射側の端面への投影領域と、上記光出射側の端面におけるコア部の領域とが、上記光出射側の端面における中心位置に対して互いに対称となるように、上記コア部が設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のフィルム光導波路。
7. 当該フィルム光導波路における光入射側となる入口および光出射側となる出口をそれぞれ含む端部領域における当該フィルム光導波路の延在方向に対して垂直となる幅方向の長さが、上記端部領域とは異なる領域における上記幅方向の長さよりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルム光導波路。
8. 上記コア部の光入射面が、上記光伝送方向に対して斜めに設けられているとともに、光源から照射された光が、上記光入射面において反射されることによって上記コア部内に導入されるように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のフィルム光導波路。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のフィルム光導波路と、
   上記フィルム光導波路の光入射面に対して光を照射する発光部と、
   上記フィルム光導波路の光出射面から出射される光を受光する受光部と、
   上記フィルム光導波路を保持する保持部と、
   上記発光部および上記保持部を有する基板とを備え、
   上記保持部は、上記フィルム光導波路の端面における上記基板面の法線方向に対して垂直となる横幅方向の長さを、上記コア部の数で等分した領域をさらに上記横幅方向に二等分した領域のうち、上記コア部の中心位置を含む領域の上記基板への投影領域外に設けられていることを特徴とするフィルム光導波路モジュール。
10. 上記発光部が、上記フィルム光導波路に対して、該フィルム光導波路内での光伝送方向に対して略垂直方向から光を照射するとともに、
    上記フィルム光導波路が、上記発光部から照射された光を、光入射面において反射させることによって上記コア部内に導入することを特徴とする請求項９に記載のフィルム光導波路モジュール。
11. 請求項９または１０に記載のフィルム光導波路モジュールを備えた電子機器。

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