JP2012003147A

JP2012003147A - 光結合構造、光結合構造の組み立て方法

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Publication number: JP2012003147A
Application number: JP2010139745A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Aihara; 周一藍原
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: US8834036B2; KR20130025885A; KR101357811B1; JP4965693B2; US20130039621A1; CN102859409A; WO2011158610A1; CN102859409B

Abstract

【課題】光ファイバの端面がレンズに押し付けられる力が維持される光結合構造を提供する。
【解決手段】本発明の光結合構造は、レンズボディとクランプとで構成される。レンズボディは、レンズを有するレンズ部と、固定部からなる。固定部は、光ファイバが押し付けられたときに光ファイバの光軸が位置決めされる光ファイバガイドを有する。クランプは、位置決め部、押圧バネ、保持部を備える。位置決め部は、光ファイバの光軸の方向を除き、クランプの位置を決める。押圧バネは、光ファイバの端面と法線方向が一致するレンズボディの面と接触し、当該面の法線方向の反対に当該クランプが移動したときに、戻そうとする力を発生させる。保持部は、当該クランプの光ファイバを押し付ける部分に形成され、光ファイバがレンズから離れる方向に移動しないように保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズと光ファイバとを光結合させるための光結合構造と、光結合構造の組み立て方法に関する。

レンズと光ファイバとを光結合させる技術として、接着剤を用いる方法がある。このような技術の１つとして、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術は、レンズ部材（レンズ＋ガイド溝）に押さえ板を使って光ファイバの位置あわせをし、接着剤で固定している。なお、図１９は、特許文献１の図１である。

特開２００７−４１２２２号公報

しかしながら、特許文献１などの接着剤を使用する方法の多くは、レンズと光ファイバの端面の間に隙間ができやすい。例えば、製造時には隙間がなかったとしても、光ファイバをレンズに押し付ける力がない（もしくは、押し付ける力を維持できない）ので、温度変化による収縮が原因で隙間ができる可能性がある。また、接着剤を使用するので、接着剤を硬化させる処理やその処理のための時間が必要になる。したがって、組立工程が複雑になる。

本発明の目的は、組立工程が簡易であり、光ファイバの端面がレンズに押し付けられる力が製造後も維持される光結合構造を提供することである。

本発明の光結合構造は、レンズボディとクランプとで構成される。レンズボディは、レンズを有するレンズ部と、固定部からなる。固定部は、レンズ部と一体的に形成され、光ファイバが押し付けられたときに光ファイバの光軸がレンズの所定の位置に位置決めされる光ファイバガイドを有する。クランプは、位置決め部、押圧バネ、保持部を備える。位置決め部は、光ファイバの光軸の方向を除き、レンズボディに対する当該クランプの位置を決める。押圧バネは、光ファイバの端面と法線方向が一致するレンズボディの面と接触し、当該面の法線方向と反対方向に当該クランプが移動したときに、戻そうとする力を発生させる。保持部は、当該クランプの光ファイバを押し付ける部分に形成され、光ファイバがレンズから離れる方向に移動しないように保持する。保持部は、当該クランプの内側方向かつ光ファイバがレンズに近づく方向に伸びた爪であって、先端が光ファイバを光ファイバガイドに押し付ける位置にある固定爪としてもよい。また、保持部は、凹凸を有する租面としてもよい。なお、「面の法線方向」とは、面を形成する固体の内側から外側に向かう方向を意味するものとする。

本発明の光結合構造によれば、光ファイバは光軸と垂直な方向については、光ファイバガイドと保持部で位置決めされる。また、保持部が、光ファイバを前記レンズから離れる方向に移動しないように保持している。したがって、光ファイバがレンズから離れる方向に移動しようとすると、クランプごと移動することになるので、押圧バネが戻そうとする力を発生させる。また、製造時に光ファイバがレンズを押圧するように設定しておけば、その押圧する力は製造後も維持される。また、本発明の光結合構造は、接着剤を用いないので、組立工程が簡単である。

実施例１の光結合構造の斜視図。実施例１の光結合構造の三面図。図２（Ａ）のＡ−Ａ線で切ったときの断面図。図２（Ｃ）のＢ−Ｂ線で切ったときの断面図。図２（Ａ）のＣ−Ｃ線で切ったときの断面図であり、光結合の様子を示す図。図２（Ａ）のＣ−Ｃ線で切ったときの断面図であり、別の光結合の様子を示す図。本発明の光結合構造の組み立て方法の例を示す図。光ファイバを挿入する過程を詳しく示した図。本発明の光結合構造の組み立て方法の別の例を示す図。実施例１変形例の光結合構造の斜視図。実施例１変形例の光結合の三面図。実施例２の光結合構造の斜視図。実施例２の光結合構造の三面図。図１３（Ａ）のＤ−Ｄ線で切ったときの断面図。図１３（Ｃ）のＥ−Ｅ線で切ったときの断面図。実施例２変形例の光結合構造の斜視図。図１６のＦ−Ｆ線で切ったときの断面図。実施例２変形例のクリップの斜視図。特許文献１の図１を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

図１は実施例１の光結合構造の斜視図であり、図２は実施例１の光結合構造の三面図である。図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は正面図、図２（Ｃ）は左側面図である。図３は図２（Ａ）のＡ−Ａ線で切ったときの断面図、図４は図２（Ｃ）のＢ−Ｂ線で切ったときの断面図である。図５は図２（Ａ）のＣ−Ｃ線で切ったときの断面図であり、光結合の様子を示す図である。図６も図２（Ａ）のＣ−Ｃ線で切ったときの断面図であり、別の光結合の様子を示す図である。

実施例１の光結合構造は、２本の光ファイバをレンズにフィジカルコンタクトさせる。光結合構造１０は、レンズボディ１００とクランプ２００とで構成される。レンズボディ１００は、レンズ１１１、１１２を有するレンズ部１１０と、固定部１２０からなる。これらの図に示されたレンズ１１１、１１２は、凸レンズである。例えば、レンズの光ファイバと接触する面を平らにし、光ファイバの端面を凸状にしてもよい。なお、レンズボディ１００全体、もしくは少なくもレンズ部全体をレンズと同じ光学材料で形成した場合、レンズの範囲は明確ではない。そこで、本明細書内でのレンズは、レンズ部１１０の中で光が通る可能性のある範囲を意味することにする。つまり、レンズが平凸レンズの場合でも、凸部分だけをレンズと呼ぶのではなく、平らな部分から凸部分までの間全体をレンズと呼ぶ。図５および図６の点線で囲まれた部分がレンズに相当する。図５の例では、レンズはコリメート機能を有している。また、図６の例では、レンズは集光機能を有している。レンズの焦点距離などの光学特性は、どのような光結合にしたいかによって、適宜設計すればよい。

固定部１２０は、レンズ部１１０と一体的に形成され、光ファイバ５０１、５０２が押し付けられたときに光ファイバ５０１、５０２の光軸がレンズ１１１、１１２の所定の位置に位置決めされる光ファイバガイド１２１、１２２を有する。具体的には、各光ファイバガイド１２１（１２２）は、光ファイバ５０１（５０２）が配置される溝を形成する２つのガイド面１２３、１２４（１２５、１２６）からなり、光ファイバ５０１（５０２）が２つのガイド面１２３、１２４（１２５、１２６）の両方に押し付けられることで、光ファイバ５０１（５０２）の光軸が位置決めされる。

クランプ２００は、位置決め部２１０、押圧バネ２２０、固定爪２３０を備える。位置決め部２１０は、光ファイバ５０１、５０２の光軸の方向を除き、レンズボディ１００に対するクランプ２００の位置を決める。例えば、位置決め部２１０は、弾性を有し、光ファイバガイド１２１、１２２以外の互いに法線方向が異なる３つ以上の固定部１２０の面と接触させればよい。図３の例では、３つの接触部２１１、２１２、２１３が固定部１２０の互いに法線方向が異なる３つの面と接触している。法線方向とは、面の法線と平行な方向なので２つの方向があり得るが、本明細書中では、「面の法線方向」とは、面を形成する固体の内側から外側に向かう方向を意味するものとする。

図１〜４に示した光結合構造の例を、表現を変えて説明すると、固定部１２０の光ファイバの光軸と垂直な面で切った断面（図３に示した断面）が、矩形にＶ型の溝が付加された形状である。このＶ型の溝が光ファイバガイド１２１、１２２である。そして、位置決め部２１０は、弾性を有し、Ｖ型の溝を除く固定部１２０の互いに法線方向が異なる３つ以上の面と接触している。

押圧バネ２２０は、光ファイバ５０１、５０２の端面と法線方向が一致するレンズボディ１００の面と接触し、当該面の法線方向と反対方向にクランプ２００が移動したときに、戻そうとする力を発生させる。つまり、押圧バネ２２０は、光ファイバ５０１、５０２がレンズ１１１、１１２から離れる方向に移動しないようにクランプ２００を拘束している。固定爪２３０は、クランプ２００の内側方向かつ光ファイバ５０１、５０２がレンズ１１１、１１２に近づく方向に伸びた爪であって、先端が光ファイバ５０１、５０２を光ファイバガイド１２１、１２２に押し付ける位置にある。つまり、固定爪２３０は、光ファイバガイド１２１、１２２に光ファイバ５０１、５０２を押し付けるとともに、光ファイバ５０１、５０２がレンズ１１１、１１２から離れる方向に移動しないように拘束している。

このように、押圧バネ２２０と固定爪２３０によって、光ファイバ５０１、５０２をレンズ１１１、１１２に押え付けた状態が維持される。また、製造時に押圧バネ２２０に戻そうとする力をどの程度与えておくかによって、光ファイバ５０１、５０２をレンズ１１１、１１２に押え付ける力を調整できる。さらに、押圧バネ２２０のバネ定数と変位可能な範囲は、光結合構造１０を使用する環境から温度変化や加わる振動を検討し、常に目標値以上の押え付ける力が維持できるように設計すればよい。

本発明の光結合構造によれば、光ファイバは光軸と垂直な方向については、光ファイバガイドと固定爪で位置決めされる。また、固定爪が、光ファイバがレンズに近づく方向に伸びている。したがって、光ファイバがレンズから離れる方向に移動しようとすると、クランプごと移動することになるので、押圧バネが戻そうとする力を発生させる。また、製造時に光ファイバがレンズを押圧するように設定しておけば、その押圧する力は製造後も維持される。また、本発明の光結合構造は、接着剤を用いないので、組立工程が簡単である。

［組み立て方法１］
図７と図８に実施例１の光結合構造の組み立て方法の例を示す。図７（Ａ）は、レンズボディ１００をクランプ２００にはめる過程を示している。クランプ２００が、弾性を有する場合には、固定爪２３０付近を広げながらレンズボディ１００をはめればよい。図７（Ｂ）は、光ファイバ５０１、５０２を光結合構造１０に挿入する過程を示している。この過程では、例えばクランプ固定治具６５０でクランプ２００を固定し、光ファイバ５０１、５０２を挿入すればよい。図８は、光ファイバを挿入する過程を詳しく示したもので、図２（Ａ）のＣ−Ｃ線での断面を示している。図８（Ａ）は、光ファイバ５０２を挿入し始めたときの図である。図８（Ｂ）は、光ファイバ５０２がレンズ１１２に接触した後に、さらに光ファイバ５０２を押したときの図である。クランプ固定治具６５０は、クランプ２００を固定していてレンズボディ１００は固定していないとする。この場合、レンズボディ１００は光ファイバ５０２に押されて図の右方向に移動し、押圧バネ２２０には押し戻そうとする力が生じる。図８（Ｃ）は、クランプ固定治具６５０を取り外した状態を示している。押圧バネ２２０は押し戻そうとするが、固定爪２３０が光ファイバ５０２が左側に移動するのを防いでいる。したがって、光ファイバ５０２の端面５０８がレンズ１１２に押し付けられた状態となる。

［組み立て方法２］
図９に実施例１の光結合構造の組み立て方法の別の例を示す。この組み立て方法では、クランプ２００は、押圧バネ２２０と反対側の一部がフープ材２８０に接続されている。クランプ２００は接着剤などを用いてフープ材２８０と接続もよいし、プレス加工によってクランプ２００とフープ材２８０とを一体的に製造してもよい。そして、フープ材２８０を用いてクランプ２００を移動させながら光結合構造を組み立てる。まず、ある位置でレンズボディ１００をクランプ２００にはめる（Ｓ１１０：取り付け過程）。次の位置では、光ファイバ５０１、５０２を挿入する（Ｓ１２０：挿入過程）。なお、光ファイバ５０１、５０２は、図８（Ｂ）と同じようにレンズ１１１、１１２と接触した後も所定の力で、もしくは所定の位置まで押し込む。ここで、所定の力で押し込むことにするのか、所定の位置まで押し込むことにするのかは、製造上の条件から適宜決めればよい。組み立て方法１では、クランプ固定治具６５０がクランプ２００を固定していたが、組み立て方法２ではフープ材２８０がクランプ２００を固定する役割を果たすので、光ファイバ５０１、５０２を押す力を解除しても、光ファイバ５０１、５０２の端面がレンズ１１１、１１２を押し付ける力は維持される。そして、次の位置では、クランプ２００とフープ材２８０を接続している部分を切断し、クランプ２００をフープ材２８０から取り外す（Ｓ１３０：切断過程）。このような組み立て方法であれば、小型の光結合構造であっても組み立てやすいし、流れ作業によって組み立てられるので効率的である。

［変形例］
図１０は実施例１変形例の光結合構造の斜視図であり、図１１は実施例１変形例の光結合の三面図である。図１１（Ａ）は平面図、図１１（Ｂ）は正面図、図１１（Ｃ）は左側面図である。本変形例の光結合構造は、１本の光ファイバをレンズにフィジカルコンタクトさせる。光結合構造３０は、レンズボディ３００とクランプ４００とで構成される。レンズボディ３００は、レンズ３１１を有するレンズ部３１０と、固定部３２０からなる。なお、レンズの構造や範囲についての考え方は実施例１と同じである。

固定部３２０は、レンズ部３１０と一体的に形成され、光ファイバ５０３が押し付けられたときに光ファイバ５０３の光軸がレンズ３１１の所定の位置に位置決めされる光ファイバガイド３２１を有する。具体的には、実施例１と同じように、光ファイバガイド３２１は、光ファイバ５０３が配置される溝を形成する２つのガイド面（図示していない）からなり、光ファイバ５０３が２つのガイド面の両方に押し付けられることで、光ファイバ５０３の光軸が位置決めされる。

クランプ４００は、位置決め部４１０、押圧バネ４２０、固定爪４３０を備える。位置決め部４１０は、光ファイバ５０３の光軸の方向を除き、レンズボディ３００に対するクランプ４００の位置を決める。例えば、実施例１と同じように、位置決め部４１０は、弾性を有し、光ファイバガイド３２１以外の互いに法線方向が異なる３つ以上の固定部３２０の面と接触させればよい。

押圧バネ４２０は、光ファイバ５０３の端面と法線方向が一致するレンズボディ３００の面と接触し、当該面の法線方法と反対方向にクランプ４００が移動したときに、戻そうとする力を発生させる。つまり、押圧バネ４２０は、光ファイバ５０３がレンズ３１１から離れる方向に移動しないようにクランプ４００を拘束している。固定爪４３０は、クランプ４００の内側方向かつ光ファイバ５０３がレンズ３１１に近づく方向に伸びた爪であって、先端が光ファイバ５０３を光ファイバガイド３２１に押し付ける位置にある。つまり、固定爪４３０は、光ファイバガイド３２１に光ファイバ５０３を押し付けるとともに、光ファイバ５０３がレンズ３１１から離れる方向に移動しないように拘束している。

本変形例の光結合構造はこのような構造なので、実施例１と同じ効果が得られる。また、実施例１で示した組み立て方法１、組み立て方法２のどちらの方法でも使用できる。

図１２は実施例２の光結合構造の斜視図であり、図１３は実施例２の光結合構造の三面図である。図１３（Ａ）は平面図、図１３（Ｂ）は正面図、図１３（Ｃ）は左側面図である。図１４は図１３（Ａ）のＤ−Ｄ線で切ったときの断面図、図１５は図１３（Ｃ）のＥ−Ｅ線で切ったときの断面図である。

実施例２の光結合構造は、２本の光ファイバをレンズにフィジカルコンタクトさせる。光結合構造７０は、レンズボディ７００とクランプ８００とで構成される。レンズボディ７００は、レンズ７１１、７１２を有するレンズ部７１０と、固定部７２０からなる。レンズ７１１、７１２の構造、光束などは実施例１のレンズ１１１、１１２と同じであり、光学特性は、どのような光結合にしたいかによって、適宜設計すればよい。

固定部７２０は、レンズ部７１０と一体的に形成され、光ファイバ５０５、５０６が押し付けられたときに光ファイバ５０５、５０６の光軸がレンズ７１１、７１２の所定の位置に位置決めされる光ファイバガイド７２１、７２２を有する。具体的には、各光ファイバガイド７２１（７２２）は、光ファイバ５０５（５０６）が配置される溝を形成する２つのガイド面７２３、７２４（７２５、７２６）からなり、光ファイバ５０５（５０６）が２つのガイド面７２３、７２４（７２５、７２６）の両方に押し付けられることで、光ファイバ５０５（５０６）の光軸が位置決めされる。

クランプ８００は、位置決め部８１０、押圧バネ８２０、固定爪８３０を備える。位置決め部８１０は、光ファイバ５０５、５０６の光軸の方向を除き、レンズボディ７００に対するクランプ８００の位置を決める。

図１２〜１５に示した光結合構造の例を、表現を変えて説明すると、固定部７２０の光ファイバの光軸と垂直な面で切った断面（図１４に示した断面）が、矩形に当該矩形の２つの対向する辺にそれぞれＶ型の溝が付加された形状である。このＶ型の溝が光ファイバガイド７２１、７２２である。そして、固定爪８３０は、固定部７２０を挟むように２本の光ファイバ５０５、５０６を押し付ける。位置決め部８１０は、弾性を有し、固定部７２０のＶ型の溝のない面の一方と接触している。なお、固定部７２０のＶ型の溝のない面の両方と接触してもよい。

押圧バネ８２０は、光ファイバ５０５、５０６の端面と法線方向が一致するレンズボディ７００の面と接触し、当該面の法線方向と反対方向にクランプ８００が移動したときに、戻そうとする力を発生させる。つまり、押圧バネ８２０は、光ファイバ５０５、５０６がレンズ７１１、７１２から離れる方向に移動しないようにクランプ８００を拘束している。固定爪８３０は、クランプ８００の内側方向かつ光ファイバ５０５、５０６がレンズ７１１、７１２に近づく方向に伸びた爪であって、先端が光ファイバ５０５、５０６を光ファイバガイド７２１、７２２に押し付ける位置にある。つまり、固定爪８３０は、光ファイバガイド７２１、７２２に光ファイバ５０５、５０６を押し付けるとともに、光ファイバ５０５、５０６がレンズ７１１、７１２から離れる方向に移動しないように拘束している。

このように、押圧バネ８２０と固定爪８３０によって、光ファイバ５０５、５０６をレンズ７１１、７１２に押え付けた状態が維持される。また、製造時に押圧バネ８２０に戻そうとする力をどの程度与えておくかによって、光ファイバ５０５、５０６をレンズ７１１、７１２に押え付ける力を調整できる。さらに、押圧バネ８２０のバネ定数と変位可能な範囲は、光結合構造７０を使用する環境から温度変化や加わる振動を検討し、常に目標値以上の押え付ける力が維持できるように設計すればよい。また、実施例１で示した組み立て方法１、組み立て方法２のどちらの方法でも使用できる。

本実施例の光結合構造によれば、光ファイバは光軸と垂直な方向については、光ファイバガイドと固定爪で位置決めされる。また、固定爪が、光ファイバがレンズに近づく方向に伸びている。したがって、光ファイバがレンズから離れる方向に移動しようとすると、クランプごと移動することになるので、押圧バネが戻そうとする力を発生させる。また、製造時に光ファイバがレンズを押圧するように設定しておけば、その押圧する力は製造後も維持される。また、本発明の光結合構造は、接着剤を用いないので、組立工程が簡単である。さらに、フープ材を用いることもできるので、簡単かつ効率的に組み立てることができる。

［変形例］
図１６は実施例２変形例の光結合構造の斜視図、図１７は図１６のＦ−Ｆ線で切ったときの断面図、図１８は実施例２変形例のクランプの斜視図である。本変形例の光結合構造９０は、クランプの固定爪８３０を租面８４０に変更した点が、実施例２と異なる。つまり、レンズボディ７００は実施例２と同じである。そして、クランプ９００は、位置決め部８１０、押圧バネ８２０、租面８４０を備える。租面８４０は、クランプ９００の光ファイバ５０５、５０６を押し付ける部分（言い換えると、光ファイバガイド７２１、７２２と対向する部分）に形成され、光ファイバ５０５、５０６がレンズ７１１、７１２から離れる方向に移動しないように保持する凹凸を有する面である。租面８４０は、サンドブラストや化学的エッチングによりクランプ９００に形成すればよい。租面８４０は凹凸を有するので、光ファイバ５０５、５０６との間の摩擦係数が大きくなる。そして、クランプ９００が光ファイバ５０５、５０６を押さえつける力によって十分な摩擦力が生じるようにすれば、光ファイバ５０５、５０６をレンズ７１１、７１２に押し付けた状態を維持できる。

なお、光結合構造９０の組み立てにおいては、光ファイバ５０５、５０６を挿入するときに、クランプ９００を広げて租面８４０が光ファイバ５０５、５０６に接触しないようにし、挿入した後に接触する状態にしなければならない。例えば、実施例１で図９を用いて説明した組み立て方法の場合、挿入過程（Ｓ１２０）は、次のようになる。租面８４０が光ファイバ５０５、５０６に接触しないようにクランプ９００を広げた状態で、光ファイバガイド７２１、７２２に光ファイバ５０５、５０６を挿入し、光ファイバ５０５、５０６でレンズ７１１、７１２をあらかじめ定めた力で、もしくはあらかじめ定めた位置まで押し、租面８４０が光ファイバ５０５、５０６に接触するようにクランプ９００を広げた状態を解除する（Ｓ１２０’）。

本変形例は、実施例１にも適用できる。本変形例の場合、組み立て方法は実施例２に比べれば多少複雑になるが、同様の効果が得られ、クランプの構造は簡単になる。

上位概念の抽出
実施例２と実施例２変形例とは、クランプの固定爪と租面とが異なるが、どちらもクランプの光ファイバを押し付ける部分に形成されていること、光ファイバがレンズから離れる方向に移動しないように保持することは共通している。したがって、クランプは、位置決め部、押圧バネ、保持部を備えればよく。位置決め部は、光ファイバの光軸の方向を除き、レンズボディに対する当該クランプの位置を決める。押圧バネは、光ファイバの端面と法線方向が一致するレンズボディの面と接触し、当該面の法線方向の反対方向に当該クランプが移動したときに、戻そうとする力を発生させる。保持部は、当該クランプの光ファイバを押し付ける部分に形成され、光ファイバがレンズから離れる方向に移動しないように保持すればよい。このようなクランプであれば、本発明の効果が得られる。

本発明は、光ファイバと光学素子とを光結合させるときに利用できる。

１０、３０、７０、９０光結合構造
１００、３００、７００レンズボディ
１１０、３１０、７１０レンズ部
１１１、１１２、３１１、７１１、７１２レンズ
１２０、３２０、７２０固定部
１２１、１２２、３２１、７２１、７２２光ファイバガイド
１２３、１２４、１２５、１２６、７２３，７２４、７２５、７２６ガイド面
２００、４００、８００、９００クランプ
２１０、４１０、８１０位置決め部
２１１、２１２、２１３接触部
２２０、４２０，８２０押圧バネ
２３０、４３０、８３０固定爪
２８０フープ材
５０１、５０２、５０３、５０５、５０６光ファイバ
６５０クランプ固定治具
８４０租面

本発明の光結合構造は、レンズボディとクランプとで構成される。レンズボディは、レンズを有するレンズ部と、固定部からなる。固定部は、レンズ部と一体的に形成され、光ファイバが押し付けられたときに光ファイバの光軸がレンズの所定の位置に位置決めされる光ファイバガイドを有する。クランプは、位置決め部、押圧バネ、保持部を備える。位置決め部は、光ファイバの光軸の方向を除き、レンズボディに対する当該クランプの位置を決める。押圧バネは、光ファイバの端面と法線方向が一致するレンズボディの面と接触し、当該面の法線方向と反対方向に当該クランプが移動したときに、戻そうとする力を発生させる。保持部は、当該クランプの光ファイバを押し付ける部分に形成され、光ファイバがレンズから離れる方向に移動しないように保持する。保持部は、当該クランプの内側方向かつ光ファイバがレンズに近づく方向に伸びた爪であって、先端が光ファイバを光ファイバガイドに押し付ける位置にある固定爪としてもよい。また、保持部は、凹凸を有する粗面としてもよい。なお、「面の法線方向」とは、面を形成する固体の内側から外側に向かう方向を意味するものとする。

図１６は実施例２変形例の光結合構造の斜視図、図１７は図１６のＦ−Ｆ線で切ったときの断面図、図１８は実施例２変形例のクランプの斜視図である。本変形例の光結合構造９０は、クランプの固定爪８３０を粗面８４０に変更した点が、実施例２と異なる。つまり、レンズボディ７００は実施例２と同じである。そして、クランプ９００は、位置決め部８１０、押圧バネ８２０、粗面８４０を備える。粗面８４０は、クランプ９００の光ファイバ５０５、５０６を押し付ける部分（言い換えると、光ファイバガイド７２１、７２２と対向する部分）に形成され、光ファイバ５０５、５０６がレンズ７１１、７１２から離れる方向に移動しないように保持する凹凸を有する面である。粗面８４０は、サンドブラストや化学的エッチングによりクランプ９００に形成すればよい。粗面８４０は凹凸を有するので、光ファイバ５０５、５０６との間の摩擦係数が大きくなる。そして、クランプ９００が光ファイバ５０５、５０６を押さえつける力によって十分な摩擦力が生じるようにすれば、光ファイバ５０５、５０６をレンズ７１１、７１２に押し付けた状態を維持できる。

なお、光結合構造９０の組み立てにおいては、光ファイバ５０５、５０６を挿入するときに、クランプ９００を広げて粗面８４０が光ファイバ５０５、５０６に接触しないようにし、挿入した後に接触する状態にしなければならない。例えば、実施例１で図９を用いて説明した組み立て方法の場合、挿入過程（Ｓ１２０）は、次のようになる。粗面８４０が光ファイバ５０５、５０６に接触しないようにクランプ９００を広げた状態で、光ファイバガイド７２１、７２２に光ファイバ５０５、５０６を挿入し、光ファイバ５０５、５０６でレンズ７１１、７１２をあらかじめ定めた力で、もしくはあらかじめ定めた位置まで押し、粗面８４０が光ファイバ５０５、５０６に接触するようにクランプ９００を広げた状態を解除する（Ｓ１２０’）。

上位概念の抽出
実施例２と実施例２変形例とは、クランプの固定爪と粗面とが異なるが、どちらもクランプの光ファイバを押し付ける部分に形成されていること、光ファイバがレンズから離れる方向に移動しないように保持することは共通している。したがって、クランプは、位置決め部、押圧バネ、保持部を備えればよく。位置決め部は、光ファイバの光軸の方向を除き、レンズボディに対する当該クランプの位置を決める。押圧バネは、光ファイバの端面と法線方向が一致するレンズボディの面と接触し、当該面の法線方向の反対方向に当該クランプが移動したときに、戻そうとする力を発生させる。保持部は、当該クランプの光ファイバを押し付ける部分に形成され、光ファイバがレンズから離れる方向に移動しないように保持すればよい。このようなクランプであれば、本発明の効果が得られる。

１０、３０、７０、９０光結合構造
１００、３００、７００レンズボディ
１１０、３１０、７１０レンズ部
１１１、１１２、３１１、７１１、７１２レンズ
１２０、３２０、７２０固定部
１２１、１２２、３２１、７２１、７２２光ファイバガイド
１２３、１２４、１２５、１２６、７２３，７２４、７２５、７２６ガイド面
２００、４００、８００、９００クランプ
２１０、４１０、８１０位置決め部
２１１、２１２、２１３接触部
２２０、４２０，８２０押圧バネ
２３０、４３０、８３０固定爪
２８０フープ材
５０１、５０２、５０３、５０５、５０６光ファイバ
６５０クランプ固定治具
８４０粗面

Claims

レンズと光ファイバの端面とを接触させた状態で固定する光結合構造であって、
レンズボディとクランプとで構成され、
前記レンズボディは、
前記レンズを有するレンズ部と、
前記レンズ部と一体的に形成され、前記光ファイバが押し付けられたときに前記光ファイバの光軸が前記レンズの所定の位置に位置決めされる光ファイバガイドを有する固定部と、
を備え、
前記クランプは、
前記光ファイバの光軸の方向を除き、前記レンズボディに対する当該クランプの位置を決める位置決め部と、
前記光ファイバの端面と法線方向が一致する前記レンズボディの面と接触し、当該面の法線方向の反対方向に当該クランプが移動したときに、戻そうとする力を発生させる押圧バネと、
当該クランプの前記光ファイバを押し付ける部分に形成された前記光ファイバが前記レンズから離れる方向に移動しないように保持する保持部と
を備える
光結合構造。
請求項１記載の光結合構造であって、
前記保持部は、当該クランプの内側方向かつ前記光ファイバが前記レンズに近づく方向に伸びた爪であって、先端が前記光ファイバを前記光ファイバガイドに押し付ける位置にある固定爪である
ことを特徴とする光結合構造。
請求項１記載の光結合構造であって、
前記保持部は、凹凸を有する租面である
ことを特徴とする光結合構造。
請求項１から３のいずれかに記載の光結合構造であって、
１つの前記光ファイバガイドは、前記光ファイバが配置される溝を形成する２つのガイド面からなり、前記光ファイバが２つの前記ガイド面の両方に押し付けられることで、前記光ファイバの光軸が位置決めされる
ことを特徴とする光結合構造。
請求項１から３のいずれかに記載の光結合構造であって、
前記固定部の前記光ファイバの光軸と垂直な面で切った断面が、矩形にＶ型の溝が付加された形状であり、
前記Ｖ型の溝が前記光ファイバガイドであり、
前記位置決め部は、弾性を有し、前記Ｖ型の溝を除く前記固定部の互いに法線方向が異なる３つ以上の面と接触する
ことを特徴とする光結合構造。
請求項１から５のいずれかに記載の光結合構造であって、
前記レンズボディは、２個のレンズと２個の光ファイバガイドを有する
ことを特徴とする光結合構造。
請求項１から３のいずれかに記載の光結合構造であって、
前記レンズボディは、２個のレンズと２個の光ファイバガイドを有し、
前記固定部の前記光ファイバの光軸と垂直な面で切った断面が、矩形に当該矩形の２つの対向する辺にそれぞれＶ型の溝が付加された形状であり、
前記Ｖ型の溝が前記光ファイバガイドであり、
前記保持部は、前記固定部を挟むように２本の光ファイバを押し付け、
前記位置決め部は、弾性を有し、前記固定部の前記Ｖ型の溝のない面の少なくともいずれか一方と接触する
ことを特徴とする光結合構造。
請求項２記載の光結合構造の組み立て方法であって、
フープ材に前記押圧バネと反対側の一部が接続された前記クランプに前記レンズボディをはめる取り付け過程と、
前記光ファイバガイドに光ファイバを挿入し、当該光ファイバで前記レンズをあらかじめ定めた力で、もしくはあらかじめ定めた位置まで押す挿入過程と、
前記フープ材から前記クランプを取り外す切断過程と
を有する光結合構造の組み立て方法。
請求項３記載の光結合構造の組み立て方法であって、
フープ材に前記押圧バネと反対側の一部が接続された前記クランプに前記レンズボディをはめる取り付け過程と、
前記租面が前記光ファイバに接触しないように前記クランプを広げた状態で、前記光ファイバガイドに光ファイバを挿入し、当該光ファイバで前記レンズをあらかじめ定めた力で、もしくはあらかじめ定めた位置まで押し、前記租面が前記光ファイバに接触するように前記クランプを広げた状態を解除する挿入過程と、
前記フープ材から前記クランプを取り外す切断過程と
を有する光結合構造の組み立て方法。