JP2017161709A - 導光部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に所定の箇所（光入出射部）から光を出射させることができ、光路の光入出射部の位置を良好に視認することができる導光部材を提供すること。【解決手段】ベース基板と、その上に配置され、一端側に光入出射部を、他端側に再帰ミラーを備える第１光路と、を有する導光部材であって、前記再帰ミラーは、前記ベース基板に対して垂直で、かつ前記第１光路の光軸に対してそれぞれ異なる角度で傾斜した２つの反射面Ａ及び反射面Ｂを少なくとも有し、前記反射面Ａと前記反射面Ｂは、前記第１光路を伝搬する光のうち、前記光入出射部方向から前記再帰ミラー方向へ伝搬する光を、反射面Ａ、反射面Ｂの順、又は反射面Ｂ、反射面Ａの順で反射させて前記光入出射部方向に光路変換する導光部材。【選択図】図１

Description

本発明は導光部材及びその製造方法に関する。

一般的に光ファイバは、多量の情報の高速通信が可能であることから、家庭用、産業用の情報通信に広く利用されている。また、例えば、自動車には、各種電装品（例えば、カーナビゲーションシステム等）が装備されているが、それらの電装品の光通信にも採用されている。
また、情報容量の増大に伴い、幹線やアクセス系といった通信分野のみならず、ルータやサーバ内の情報処理にも光信号を用いる光インターコネクション技術の開発が進められている。具体的には、ルータやサーバ装置内のボード間あるいはボード内の短距離信号伝送に光を用いるために、光伝送路として、光ファイバに比べ、配線の自由度が高く、かつ高密度化が可能な光導波路（例えば、特許文献１及び２参照）が用いられている。
このような光路（光ファイバや光導波路）は、一方端に発光素子を配置し、もう一方端に受光素子を配置した光デバイスとすることによって光信号の送受信が行われる。

特開平６−２５８５３７号公報 特開２００３−１９５０７９号公報

上記のような光デバイスにおいて、光路と、各種光学素子（発光素子や受光素子）とは、光の損失が小さくなるように高精度に位置合わせされる必要がある。位置合わせする一つの方法として、例えば、実際に光を入力する部位や出力する部位を視認して各種光学素子を実装する方法がある。しかし、光路は光信号を伝搬させるために透明であることが多く視認しにくい。また、実際に光が伝搬する光路は、該光路の屈折率よりもやや小さい透明なクラッドで覆われていることが多く、この構成がさらに視認性の低下につながっている。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、効率的に所定の箇所（光入出射部）から光を出射させることができ、光路の光入出射部の位置を良好に視認することができる導光部材を提供することを目的とする。

本発明は、以下のものに関する。
（１） ベース基板と、その上に配置され、一端側に光入出射部を、他端側に再帰ミラーを備える第１光路と、を有する導光部材であって、前記再帰ミラーは、前記ベース基板に対して垂直で、かつ前記第１光路の光軸に対してそれぞれ異なる角度で傾斜した２つの反射面Ａ及び反射面Ｂを少なくとも有し、前記反射面Ａと前記反射面Ｂは、前記第１光路を伝搬する光のうち、前記光入出射部方向から前記再帰ミラー方向へ伝搬する光を、反射面Ａ、反射面Ｂの順、又は反射面Ｂ、反射面Ａの順で反射させて前記光入出射部方向に光路変換する導光部材。
（２） 一端側に光入出射部を、他端側に再帰ミラーを有する第１光路を有し、前記再帰ミラーは、前記第１光路を伝搬する光のうち、前記光入出射部方向から前記再帰ミラー方向へ伝搬する光を、前記光入出射部方向に光路変換し、前記第１光路は、前記再帰ミラーから前記光入出射部にかけて光軸垂直断面積を小さくするテーパ部を有する導光部材。
（３） 前記光が、前記光入出射部から入射される（１）又は（２）に記載の導光部材。
（４） 前記光入出射部が、光路変換ミラーである（１）〜（３）のいずれか一項に記載の導光部材。
（５） 前記再帰ミラーが前記第１光路に直接設けられてなる（１）〜（４）のいずれか一項に記載の導光部材。
（６） 一端側に光入出射部を、他端側に再帰ミラーを備える、（１）〜（５）のいずれか一項に記載の前記第１光路と、一端側に光入出力部を備え、他端側に再帰ミラーを備えない第２光路と、が併設された導光部材であって、前記第１光路の光入出射部と前記第２光路の光入出力部との位置の相関が確保され、前記第１光路の光入出射部が、前記第２光路の光入出力部の位置を認識するための位置認識マーカである導光部材。
（７） 前記第１光路の光入出射部と前記第２光路の光入出力部が、同一平面上に配置される（６）に記載の導光部材。
（８） 前記第１光路の上面及び側面を覆い、かつ前記再帰ミラーを露出するように保護層が設けられる（１）〜（７）のいずれか一項に記載の導光部材。
（９） （１）〜（８）のいずれか一項に記載の導光部材の製造方法であって、再帰ミラーがフォトリソグラフィー加工によって形成される導光部材の製造方法。
（１０） 前記第１光路と前記再帰ミラーが同時に形成される（９）に記載の導光部材の製造方法。

本発明によれば、第１光路を伝搬する光を再帰ミラーによって反射させ、効率的に所定の箇所（光入出射部）から光を出射させることができ、光路の光入出射部の位置を良好に視認することができる。

本発明の導光部材の第１の実施形態を示す斜視図である。 本発明の導光部材の第１の実施形態を示す平面図である。 本発明の導光部材の第１の実施形態を示す平面図である。 本発明の導光部材の第２の実施形態を示す平面図である。 本発明の導光部材の第２の実施形態を示す平面図である。 本発明の導光部材の第２の実施形態を示す平面図である。 本発明の導光部材の第２の実施形態を示す平面図である。 本発明の導光部材に用いる再帰ミラーの変形例を示す平面図である。 本発明の導光部材に用いる再帰ミラーの別の変形例を示す平面図である。

＜第１の実施形態＞
（請求項１の説明）
本発明の導光部材の第１の実施形態を、図１〜図３を用いて説明する。図１〜図３に示すように、本実施の形態の導光部材は、ベース基板３と、その上に配置され、一端側に光入出射部１０１を、他端側に再帰ミラー１０２、１０３を備える第１光路１と、を有する導光部材であって、前記再帰ミラー１０２、１０３は、前記ベース基板３に対して垂直で、かつ前記第１光路の光軸１０５に対してそれぞれ異なる角度で傾斜した２つの反射面Ａ１０２及び反射面Ｂ１０３を少なくとも有し、前記反射面Ａ１０２と前記反射面Ｂ１０３は、前記第１光路１を伝搬する光のうち、前記光入出射部方向から前記再帰ミラー方向へ伝搬する光を、反射面Ａ１０２、反射面Ｂ１０３の順、又は反射面Ｂ１０３、反射面Ａ１０２の順で反射させて前記光入出射部方向に光路変換する導光部材である。以下、具体的に説明する。

本実施の形態の導光部材は、図１に示すようにベース基板３上に第１光路１を有し、第１光路１の一端には光入出射部１０１を、もう一方の端部方向には、再帰ミラー１０２、１０３を有する。再帰ミラー１０２、１０３は、ベース基板３に対して垂直で、かつ第１光路１の光軸１０５に対してそれぞれ異なる角度で傾斜した２つの反射面Ａ１０２及び反射面Ｂ１０３を少なくとも有する。反射面Ａ１０２と反射面Ｂ１０３は、第１光路１を伝搬する光のうち、再帰ミラー方向へ伝搬する光を、反射面Ａ１０２、反射面Ｂ１０３の順、又は反射面Ｂ１０３、反射面Ａ１０２の順で反射させて光入出射部１０１方向に光路変換する角度及び位置で配置される。図１には後述する保護層４を図示していないが、保護層４を設けてもよい。

例えば、本実施の形態の一例である図２や図３に示すように、光入出射部１０１から再帰ミラー方向へ入射された光は、第１光路１中を広がりながら、又は壁面で反射しながら伝搬する。伝搬する光の少なくとも一部は反射面Ａ１０２へ、少なくとも別の一部は反射面Ｂ１０３へ伝搬する。次に、反射面Ａ１０２（反射面Ｂ１０３）で反射された光は反射面Ｂ１０３（反射面Ａ１０２）へ伝搬し、反射面Ｂ１０３（反射面Ａ１０２）で反射された光は再度第１光路１を伝搬して光入出射部１０１から出射される。

ベース基板３上に第１光路１を設けることによって、第１光路１を所定の位置に設置できるとともに、再帰ミラーも所定の位置に設置できるため、再帰ミラーと第１光路１の位置を精度良く配置できる。また、反射面Ａ１０２及び反射面Ｂ１０３を第１光路１の光軸１０５に対して所定の角度に傾斜させて配置することができる。これにより、第１光路１を伝搬する光のうち再帰ミラー方向に伝搬する光を効率的に光入出射部１０１方向に導くことができる。また、後述する第２の実施形態である、図４〜図７に示すように、再帰ミラーを有しない光入出力部２０１を有する第２光路２と併設する場合には、第１光路１と第２光路２とを位置精度良く配置できる。

再帰ミラーは、第１光路１の光軸１０５に対してそれぞれ異なる角度で傾斜した少なくとも２つの反射面Ａ１０２及び反射面Ｂ１０３からなる。少なくとも２つの反射面を用いて光入出射部１０１方向に再帰反射（再帰ミラー１０２、１０３による反射）させることによって、反射面Ａ１０２及び反射面Ｂ１０３は屈折率差を利用した内面反射による再帰反射が可能となる。特に、反射面Ａ１０２及び反射面Ｂ１０３を構成する部材と、空気層との屈折率差を利用した再帰反射であると、大きな屈折率差を確保しやすく、効率良く光入出射部１０１から光を出力できる。なお、反射する順番は反射面Ａ１０２の後に反射面Ｂ１０３による反射が行われても、反射面Ｂ１０３の後に反射面Ａ１０２による反射が行われてもよい。本実施の形態の一例である図２や図３に示すように、それらが共存していてもよい。
なお、本実施の形態における再帰ミラー１０２、１０３は、上述のような内面反射でも、反射金属層を利用した反射でもよいが、高反射率である点、工程が少なく形成が容易である点から屈折率差を利用した内面反射が好ましい。

（請求項２の説明）
また、図１〜図３に示すように、本実施の形態の導光部材は、一端側に光入出射部１０１を、他端側に再帰ミラー１０２、１０２を有する第１光路１を有し、前記再帰ミラー１０２、１０３は、前記第１光路１を伝搬する光のうち、前記光入出射部方向から前記再帰ミラー方向へ伝搬する光を、前記光入出射部方向に光路変換し、前記第１光路１は、前記再帰ミラー１０２、１０３から前記光入出射部１０１にかけて光軸垂直断面積を小さくするテーパ部１０４を有する導光部材である。以下、具体的に説明する。

本実施の形態の導光部材は、一端に光入出射部１０１を有する第１光路１と、もう一方の端部方向に、再帰ミラーを有し、再帰ミラーは、第１光路１を伝搬する光のうち、光入出射部１０１方向から再帰ミラー方向へ伝搬する光を、光入出射部１０１方向の第１光路１へ光路変換する再帰ミラーであって、第１光路１は、再帰ミラーから前記光入出射部１０１にかけて光軸垂直断面積を小さくするテーパ部１０４を有する。

第１光路１に、再帰ミラー１０２、１０３から光入出射部１０１にかけて光軸垂直断面積を小さくするテーパ部１０４を設けることによって、再帰反射した光を集光することができ、光入出射部１０１から高光量で出力することが可能となる。

また、再帰ミラーから光入出射部１０１にかけて光軸垂直断面積を小さくするテーパ部１０４は、光入出射部１０１から再帰ミラー１０２、１０３にかけて光軸垂直断面積を大きくするテーパ部１０４と換言することができる。この観点からは、第１光路１に入射や伝搬可能な光の角度範囲が広がることによって、再帰ミラー方向へ伝搬する光の量が増える。これにより、再帰反射される光の量が増えるため、結果的に光入出射部１０１から高光量で出力することができる。

図２に示すような第１の実施形態の例では、該テーパ部１０４を用いて、第１光路１を再帰ミラー方向へ伝搬する光を平行光に近づけることもできる。平行光に近い光は光軸１０５に対して４５°傾斜した平坦面からなる反射面Ａ１０２と、光軸１０５に対して同じく４５°傾斜し、かつ反射面Ａ１０２と９０°の平坦面からなる反射面Ｂ１０３によって効率の良い再帰反射が可能となる。

図３に示すような第１の実施形態の例では、光路中を再帰ミラー方向に放射状に伝搬する光の伝搬を可能な限り妨げないようにテーパ部１０４を設けたものである。このときの反射面Ａ１０２及び反射面Ｂ１０３は、非平面（曲面）であって、一方の反射面によって反射される光が、もう一方の反射面によって光入出射部１０１に向かって反射（光軸１０５に対しては傾斜している）すると効率の良い再帰反射が可能となるため好ましい。
なお、第１の実施形態の図２の例と図３の例とは、第１光路１及び再帰ミラー１０２、１０３を設けるスペースや必要な光量によって適宜選択できるが、それらを複合した構造であってもよい。

（請求項３の説明）
本実施の形態の導光部材は、再帰ミラー方向に伝搬する光が、光入出射部１０１から入射されると良い。光入出射部１０１に照明光等の光を照射すると、導光部材を視認するための照明光をそのまま利用して光入出射部１０１が明るく視認できるため後述のような位置認識マーカとしても使用できる。

（請求項４の説明）
本実施の形態の導光部材は、光入出射部１０１が、光路変換ミラー５であってもよい。光路変換ミラー５とすることによって、再帰反射した光の迷光（光路外に漏れた光）を低減することもできる。位置認識マーカとして使用する場合には、光入出射部１０１とその周囲のコントラストが容易に確保できることを意味する。

（請求項５の説明）
本実施の形態の導光部材は、再帰ミラーが第１光路１に直接設けられていると良い。直接設けることによって、第１光路１と再帰ミラーの高い位置精度が確保でき、効率の良い再帰反射が可能となる。

＜第２の実施形態＞
（請求項６の説明）
本発明の導光部材の第２の実施形態を、図４〜図７を用いて説明する。図４〜図７に例を示すように、本実施の形態の導光部材は、一端側に光入出射部１０１を、他端側に再帰ミラー１０２、１０３を備える第１光路と、一端側に光入出力部を備え、他端側に再帰ミラーを備えない第２光路と、が併設された導光部材であって、前記第１光路の光入出射部と前記第２光路の光入出力部との位置の相関が確保され、前記第１光路の光入出射部が、前記第２光路の光入出力部の位置を認識するための位置認識マーカである導光部材である。以下、具体的に説明する。

本実施の形態の導光部材は、図４〜図７に例を示すように、再帰ミラー１０２、１０３を有する第１光路１と、再帰ミラー１０２、１０３を具備しない光入出力部２０１を有する第２光路２が併設されている。また、光入出射部１０１と光入出力部２０１とは、位置の相関が確保されており、光入出射部１０１が、光入出力部２０１の位置を認識するための位置認識マーカとなっている。

光入出力部２０１を有する第２光路２は、光信号を伝搬するための光路等が挙げられる。第１光路１に設けられた光入出射部１０１と、第２光路２に設けられた光入出力部２０１との位置の相関が確保されていれば、明るく視認可能な光入出射部１０１を用いて間接的に光入出力部２０１の位置が把握できる。このため、光入出射部１０１を光入出力部２０１の位置を認識するための位置認識マーカとして使用できる。一般に第２光路２に設けられた光入出力部２０１を明るく視認するためには、該光入出力部２０１と対をなすもう一方の光入出力部から光を入射しなければならない。この場合、例えば、第２光路２の長さが長い場合や、該光入出力部２０１と異なる角度に光を入出力する場合では、該光入出力部２０１を視認するための照明とは異なる別の照明が必要となる。本実施の形態の場合、光入出射部１０１を認識するための照明光をそのまま利用できるため、別の照明は不要である。

（請求項７の説明）
本実施の形態において、第１光路１に設けられる光入出射部１０１と、第２光路２に設けられる光入出力部２０１は、同一平面上に配置されると良い。これにより、例えば、光入出射部１０１を位置認識マーカとして各種光学素子や、電気配線板等の実装を行う場合、実装部位（光入出力部２０１）と同一方向からの視認、同一焦点距離での視認が可能となり作業性の向上や位置合わせ精度の向上が図れるため良い。

（請求項８の説明）
本実施の形態において、第１の光路には、その上面及び側面を覆い、かつ再帰ミラーを露出するように保護層４が設けられると良い。保護層４を設けることによって異物等の付着や破損を抑制できる。このとき再帰ミラーを露出するように保護層４を設けることによって、空気反射型の再帰ミラーを得られる。

＜第１及び第２の実施形態の製造方法＞
（請求項９の説明）
上記第１及び第２の実施形態の導光部材の製造方法としては、再帰ミラーをフォトリソグラフィー加工によって形成するのが好ましい。フォトリソグラフィー加工を用いることによって、所定の位置、所定の形状、所定の角度の再帰ミラーを形成しやすくすることができる。

（請求項１０の説明）
また、再帰ミラーは、第１光路１と同時に形成されると良い。つまり、第１光路と再帰ミラーが同一工程で一括して形成されるのが好ましい。これにより、第１光路１と再帰ミラーの位置精度を確保しやすく、効率的に再帰反射が可能となる。
さらに、第１光路１と第２光路２を同時に形成すると、それらの位置精度が確保しやすいため好ましい。さらに、第１光路１の光入出射部１０１と第２光路２の光入出力部２０１を同時に形成すると、それらの位置の相関が確保しやすい。

＜各部材の説明＞
以下に上記の第１及び第２の実施の形態（以下、これらを併せて「本実施の形態」ということがある。）の導光部材に用いられる各部材について詳細に説明する。

［ベース基板］
ベース基板３は、第１光路１、第２光路２が形成される土台部分である。その材質は特に限定はなく、シリコン基板、ガラス基板、ガラスエポキシ樹脂基板、樹脂基板、プラスチック基板、金属基板、樹脂層付き基板、金属層付き基板、プラスチックフィルム、樹脂層付きプラスチックフィルム、金属層付きプラスチックフィルム、電気配線板、それらの複合板等が用いられる。第１光路１や第２光路２側が、第１光路１や第２光路２を伝搬する光に対して損失等の悪影響の出ない範囲で透明性を有していると良く、さらに第１光路１、第２光路２よりも低屈折率であると、第１光路１や第２光路２を伝搬する光がベース基板３側に漏れ出すことを抑制できるため良い。以上の観点から、ガラス基板、樹脂基板、プラスチック基板がより好適である。樹脂からなる再帰ミラーを、フォトリソグラフィー加工を用いて形成する場合には、接着性を確保しやすく、製造中のハンドリング性が高い観点から、形成面側が樹脂基板、プラスチック基板であるとさらに好適である。
また、第１光路１に設けられた光入出射部１０１を位置認識用マーカとして用いる場合には、照明光に対するベース基板３の透過率を第１光路１の透過率よりも低くし、コントラストを向上させることもできる。
光路変換ミラー５を有し、光が該ベース基板３を透過する場合には、透過に悪影響のない範囲でベース基板３の厚み方向に透過性を有していると良い。

[第１光路・第２光路・光軸・テーパ部]
第１光路１は、光入出射部１０１と再帰ミラーとを結び、光が伝搬する領域である。第２光路２は、一端に光入出力部２０１を有し、光が伝搬する領域である。第２光路２には、別の一端に該光入出力部２０１と対をなす別の光入出力部を有していてもよい。第１光路１及び第２光路２は、伝搬する光に対して透明性を有していると良い。第１光路１は、第１光路１の外部よりも屈折率が高いと、外部に光が漏れるのを抑制し、光が第１光路１内を伝搬できるため好ましい。
第１光路１と第２光路２は同一の材質であっても、異なる材質であってもよいが、光の透過性の観点から同一の材質であると良い。さらに同時に形成されると位置の相関が確保しやすいため好ましい。これによって同一高さの光入出射部１０１と光入出力部２０１を得られやすく、さらに位置の相関を確保しやすい。

本実施の形態における第１光路１の光軸１０５とは、図２や図３に示すように第１光路１が直線の場合は、対向する光路壁面の中心線を指し、第１光路１のテーパ部１０４においては、対向する壁面の角の２等分線を指し、第１光路１が曲線の場合には、曲線内側の壁面の曲率と、曲線外側の壁面の曲率との平均曲率の円上を指す。

第１光路１に設けられるテーパ部１０４とは、上記の光軸１０５に対して垂直な平面における光路の断面積が光軸方向（図中Ｘ方向）に移動するにしたがって滑らかに変化する領域を指し、光入出射部１０１方向に向かい小さくなるように設けられる。
テーパ角（テーパ部１０４の側壁と光軸１０５のなす角）は、特に限定はないが、０°超〜６５°以下であると好ましく、光入出射部１０１から出力する光量を多くし、かつ省スペースで設ける観点から０．１°以上〜３０°以下であるとより好ましい。
第１の実施の態様においては、０．１°以上〜１０°以下であるとさらに好ましい。
また、第２の実施の態様における２つの反射面からなる再帰ミラーが屈折率差を利用した反射の場合、さらに下記の式１によって算出される角度±５°の範囲であると、最も省スペースで光入出射部１０１から出力する光量を最大に近い値が得られる。
式１；９０°−２・ｓｉｎ^−１(ｎ_２/ｎ_１)
＊ｎ_１；再帰ミラーの第１光路側材料の屈折率
＊ｎ_２；再帰ミラーの第１光路と反対側の屈折率

[光入出射部・光入出力部]
第１光路１の一端に設けられる光入出射部１０１は、図５や図７に示すような光軸１０５に対して垂直な端面であっても、図４や図６に示すような光路変換ミラー５であってもよい。第２光路２に設けられる一方の光入出力部２０１は、光入出射部１０１と位置の相関が確保されていると好ましく、平行面であるとより好ましく、同一平面上であるとさらに好ましい。以上の観点から、光入出射部１０１が端面である場合には、光入出力部２０１も端面であり、光入出射部１０１が光路変換ミラー５である場合には、光入出力部２０１も光路変換ミラー５であると良い。
光路変換ミラー５を光入出射部１０１及び光入出力部２０１とする場合、該光路変換ミラー５によって光路変換される光の方向と、光軸１０５との交点を通り、光路変換される光の方向と垂直な面を光入出射部１０１及び光入出力部２０１とする。具体的には、光路変換ミラー５が光軸に対して４５°傾斜した傾斜面からなり、光軸に対して９０°に光路変換するミラーの場合、傾斜面が光入出射部１０１及び光入出力部２０１とする。

［再帰ミラー・反射面Ａ、反射面Ｂ］
本実施の形態における再帰ミラーとは、第１光路１を再帰ミラー方向へ伝搬する光を再帰反射し、光入出射部１０１方向に反射するミラーであって、再帰ミラー方向へ伝搬する光の光軸１０５に対して同軸反対方向に反射するミラーである。
光軸１０５に対して傾斜した反射面Ａ１０２と、ベース基板法線方向から見たときに、光軸１０５に対して反射面Ａ１０２と線対称（空間的には面対称）の反射面Ｂ１０３を有していると、効率的に光入出射部１０１へ光を反射させることができる。本実施の形態では、反射面Ａ１０２と反射面Ｂ１０３との合計２回の反射で再帰反射させているが、３回以上の反射で再帰反射させてもよい。３回以上の反射で再帰反射させる場合には、反射面Ａ１０２と反射面Ｂ１０３との間に別の反射面を配置することによってできる。

また、反射面Ａ１０２と反射面Ｂ１０３は、ベース基板３と第１光路１の界面から第１光路１側に形成されると良い。これにより、第１光路１から再帰ミラー方向に伝搬する光のうちベース基板３内を伝搬する光（迷光）を反射させないため、光入出射部１０１から確実に光を出射できる。これは位置認識マーカとして使用する際のコントラスト向上につながる。

光軸１０５と反射面Ａ１０２とのなす角は、３０°〜６０°の範囲であるのが好ましく、３５°〜５５°であれがより好ましい。第１の実施形態の一例である、図２に示すような場合は、４３°〜４７°であればさらに好ましく、図３に示すような場合は、３５°〜４７°の範囲で変化する曲面であるのが好ましい。

ここで、第１の実施形態の一例である、図３に示す場合の曲面の角度について、光が光入出射部１０１から入射される場合を用いて、さらに詳細に説明する。ベース基板３の法線方向から見たとき、光入出射部１０１と光軸１０５との交点Ａ、光軸１０５上の任意の点Ｂ、点Ｂを通り光軸１０５に垂直な線上の任意の点Ｃとする。
点Ｃを通り、∠ＡＣＢの２等分線に対して垂直な線が接線となるように描いた曲面が反射面Ｂ１０３である。反射面Ａ１０２は、ベース基板法線方向から見たときに反射面Ｂ１０３と光軸１０５に対して線対称（空間的には面対称）である。これにより、光入出射部１０１から入射した光が２回の反射で効率的に元の位置（光入出射部１０１）から出力できる。
また、上記の反射面Ａ１０２及び反射面Ｂ１０３が屈折率差を利用した全反射を利用する場合には、光軸１０５と反射面Ｂ１０３との接続点における角度を４５°とし、∠ＡＣＢの半角が反射面Ｂ１０３の全反射条件を満たす角度まで、反射面Ｂ１０３を設けそれに合わせて第１光路１のテーパ部１０４の角度を広げると、光入出射部１０１からの光量が増大する。
なお、光の入射位置によって反射面Ａ１０２及び反射面Ｂ１０３の角度や曲率を変えてもよい。

本実施の形態において、光入出射部１０１と再帰ミラー（再帰ミラーと光軸１０５との交点）との距離は、特に限定はないが、光入出射部１０１の光軸垂直方向の幅の１／２倍以上〜１００００倍以下であると良く、２倍以上〜１０００倍以下であると、光入射部での輝度のムラが少なく、高光量で出射させられるためより良く、５倍以上〜１００倍以下であると、形状の加工が容易で、さらに省スペースで設置できるとともに、高光量で出射させられるためさらに良い。

[光路変換ミラー]
本実施の形態に用いられる光路変換ミラー５は、第１光路１、第２光路２を伝搬する光の光軸を変化させる部位、又は外部からの光の光軸を変化させて第１光路１、第２光路２に入射するための部位である。光軸に対して４５°傾斜した傾斜面が好適である。光路変換ミラー５は、屈折率差を利用した全反射（空気反射）ミラーであっても、傾斜面に反射金属層を有する金属反射ミラーであってもよい。
４５°の傾斜面であるとベース基板３の法線方向からの光を第１光路１や第２光路２に効率的に変換できる。又は第１光路１や第２光路２からの光をベース基板３の法線方向に光路変換できる。本実施例では、４５°の傾斜面を例示しているが、必要に応じて適宜角度を選択できる。

光路変換ミラー５は本実施の形態に記載のように、第１光路１や第２光路２に直接設けられていると良い。直接設けることによって光入出射部１０１の輪郭が明瞭になるため、及び良好に光を光路変換できるため良い。

［保護層］
本実施の形態の導光部材には、第１光路１の上面及び側面を保護する保護層４を設けてもよい。保護層４を設けることによって、第１光路１の異物付着や破断等を抑制できる。また、保護層４は第２光路２の上面及び側面を保護するように設けられていてもよい。さらに第１光路１の保護層４と第２光路２の保護層４を一連の保護層４で保護すると、光入出射部１０１と光入出力部２０１との位置関係を良好に保持することができるため好ましい。
保護層４の材質としては特に限定はないが、第１光路１を伝搬する光や第２光路２を伝搬する光の波長に対して、その伝搬に悪影響の出ない範囲で透明性を有していると良く、第１光路１や第２光路２を構成する材質の屈折率よりも低い屈折率の材質であると、第１光路１又は第２光路２を伝搬する光が保護層４へ漏れ出すことを抑制できるためより好ましい。上記の観点から、ガラス、樹脂等が好適であり、特に第１光路１や第２光路２を埋設する観点からは、樹脂であることが好ましい。
なお、再帰ミラーや光路変換ミラー５に、空気層との屈折率差を利用した空気反射型のミラーとする場合には、保護層４に開口部４０１を設け、反射面に保護層４が直接触れないように配置する。
保護層４に感光性を有する樹脂等を用いる場合、フォトリソグラフィー加工によって再帰ミラーや光路変換ミラー５の反射面が露出するように開口部４０１を設けられるため好ましい。

なお、保護層４を設ける場合、第１光路１に設けられた光路変換ミラー５は、図４や図６に示すように、保護層４の開口部４０１内に光路変換ミラー５が内包されるような構造とすることが好ましい。このとき保護層４の開口部４０１を形成する側面とベース基板３（第１光路１の底面）のなす角は、光路変換ミラー５の傾斜面とベース基板３（第１光路１の底面）のなす角と非平行であることが好ましい。これによって再帰ミラーによって反射はするが、光入出射部１０１から出射されない光（迷光成分）を低減することが可能となる。これは光入出射部１０１とその周囲のコントラストを大きくすることとなる。

［フォトリソグラフィー加工］
本実施の形態において、再帰ミラーはフォトリソグラフィー加工によって形成されると良い。フォトリソグラフィー加工の方法としては特に限定はないが、ベース基板３上に再帰ミラー形成層を形成したあとに、再帰ミラー形成層に活性光線を照射して未硬化部と硬化部を作製し、現像処理によって未硬化部を除去する方法や、ベース基板３上に再帰ミラー形成層を形成し、該再帰ミラー形成層上にパターン化したエッチングレジスト層を形成（活性光線の照射及びエッチングによってパターン化する）する。その後にエッチングレジスト層を利用して現像等によって再帰ミラー形成層を形成する方法などが用いられる。
工程が少なく、容易に形成できる観点から前者であると好ましい。このとき再帰ミラー形成層は感光性を有する樹脂であることが好ましい。

再帰ミラーをフォトリソグラフィー加工によって形成すると、ベース基板３に対して垂直な反射面Ａ１０２や反射面Ｂ１０３を形成しやすく、反射面Ａ１０２と反射面Ｂ１０３の位置・角度・形状を所望の通りに形成しやすいため好ましい。

特にフォトリソグラフィー加工には、例えば再帰ミラーを構成するパターン、露光量の過不足や過不足の現像条件等によって太りや細りが発生したとしても、反射面Ａ１０２と反射面Ｂ１０３の角度は保持しやすい利点がある。

また再帰ミラーは第１光路１と同時に形成されると良い。同時に形成することによって第１光路１と再帰ミラーとの位置の相関が確保しやすく、良好な再帰反射が可能となる。以上の観点から、再帰ミラーと第１光路１は同一の層から形成されると良い。

また再帰ミラーは第２光路２と同時に形成されると良い。同時に形成することによって第２光路２と再帰ミラーとの位置の相関が確保しやすい。以上の観点から、再帰ミラーと第２光路２は同一の層から形成されると良い。

［光路変換ミラー形成方法］
本実施の形態の第１光路１や第２光路２に設けられる光路変換ミラー５の形成方法は特に限定はないが、レーザーアブレーションやダイシング等によって形成できる。このとき第１光路１と第２光路２に設ける光路変換ミラー５は同時に形成されると良い。ダイシングによって形成する場合、傾斜面を有するダイシングブレードでダイシングブレードを回転しながら光軸に対して垂直方向に移動し、光路変換ミラー５が形成される。厳密には第１光路１と第２光路２に形成される光路変換ミラー５は段階的に形成されるが、光路変換ミラー５の位置関係は保持されている。この場合、広義に同時に形成されるとする。

［位置認識マーカ］
本実施の形態において、図４〜図７に示すように、光入出射部１０１を第２光路２に設けられた光入出力部２０１の位置認識マーカとして用いる場合、第２光路２の両側に第１光路１をそれぞれ配置すると良い。これにより、第２光路２の光入出力部２０１の位置を２つの光入出射部１０１で認識できるため、より正確に認識できる。図４〜図７には、２つの第１光路の間に２つの第２光路が配置されているが、第２光路は１つでも３つ以上あってもよい。

［導光部材の変形例］
本実施の形態における導光部材は、図８に示すように、再帰ミラーが第１光路１の幅よりも大きく設けられたものや、図９に示すように、再帰ミラーが円や楕円を描くものも用いられる。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されない。
（実施例１）
＜図４に示す導光部材の作製＞

［ベース基板の作製］
厚さ；２５μｍ、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍサイズのポリイミドフィルム（東レ・デュポン株式会社製、商品名；カプトンＥＮ、「カプトン」は登録商標。）上の全面に、キャリアフィルムつきの感光性透明樹脂（日立化成株式会社製、商品名；Ｃ７３、屈折率；１．５３６、厚み；１５μｍ）を真空加圧式ラミネータ（商品名：ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製）を用いて、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．７ＭＰａ、温度７０℃、加圧時間３０秒の条件で加熱圧着した。その後、紫外線露光機（商品名：ＥＶ−８００、日立ビアメカニクス製）を用いて、キャリアフィルム越しに紫外線（波長３６５ｎｍ）を４Ｊ／ｃｍ^２照射した。次いでキャリアフィルムを剥離し、１７０℃で１時間加熱硬化して一方面に透明樹脂を有するベース基板を作製した。

［再帰ミラー、第１光路、第２光路の作製］
ベース基板の透明樹脂上に、キャリアフィルム付きの感光性透明樹脂（日立化成株式会社製、商品名；ＡＤ１９３、屈折率；１．５５７）を、樹脂面がベース基板側になるように、真空加圧式ラミネータ（商品名：ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製）を用いて、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．７ＭＰａ、温度７０℃、加圧時間３０秒の条件で加熱圧着した。
その後、再帰ミラー、第１光路、第２光路のパターン形状の開口部を有するネガ型フォトマスクを介し、紫外線露光機（商品名：ＥＶ−８００、日立ビアメカニクス株式会社製）を用いて、キャリアフィルム越しに紫外線（波長３６５ｎｍ）を３．５Ｊ／ｃｍ^２照射した。
その後、キャリアフィルムを剥離し、スプレー法を用いて１質量％の炭酸カリウム水溶液を用いて現像し、その後、１質量％の硫酸水溶液で中和し、さらに純水で洗浄した。
その後、上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を４Ｊ／ｃｍ^２照射して更なる光硬化を行ったあとに、１７０℃で１時間、加熱硬化して再帰ミラーと、第１光路と、第２光路とを作製した。

［パターン形状］
第１光路の形状は、ベース基板法線方向から見たときに、光入出射部（後に形成）のコア幅（図中Ｙ方向）が、５０μｍの直線（直線部の長さ１００μｍ（Ｘ方向））であり、テーパ部の光軸方向の長さが７００μｍであり、テーパ角が２°であり、平面からなる反射ミラーＡと反射ミラーＢとのなす角が９０°の再帰ミラーが形成されていた。再帰ミラーを有する第１光路は第２光路の両脇に２つ設けられている。
第１光路の光軸と平行に第２光路が形成され、近接する第１光路と第２光路の距離は７５０μｍであった。第２光路は２本配置され、そのピッチは２５０μｍであった。また、第２光路の長さは５０ｍｍであった。
第１光路の高さ及び第２光路の高さはともに５０μｍであった。第１光路に設けられた再帰ミラー（反射面Ａ、反射面Ｂ）の高さも５０μｍであった。

［光路変換ミラーの作製］
上記で得られた第１光路の直線部及び第２光路に、４５°の傾斜面を有するダイシングブレードを備えたダイシングソー（ＤＡＣ５５２、株式会社ディスコ製）を用いてベース基板にダイシングブレードの先端が切り込む深さで切削加工し、第１光路の底面（ベース基板の表面）とのなす角が４５°の光路変換ミラーを形成して光路変換ミラー付きの導光部材とした。ベース基板の法線方向から見たときの光路変換ミラーは、幅５０μｍ、長さ５０μｍであって、光路変換ミラー中心からテーパ部の開始部分までの距離（Ｘ方向）は５０μｍであった。第１光路と第２光路に設けられた光路変換ミラーの光軸は、第１光路の光軸に対して垂直に配置されていた。

［保護層の作製］
上記で得られた光路変換ミラーを有する導光部材に保護層としてキャリアフィルム付きの感光性透明樹脂（日立化成株式会社製、商品名；Ｃ７３、屈折率；１．５３６、樹脂層の厚み；６０μｍ）を、樹脂面が第１光路形成面側になるように、真空加圧式ラミネータ（商品名：ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製）を用いて、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．７ＭＰａ、温度７０℃、加圧時間３０秒の条件で加熱圧着した。このとき第１光路の側面及び上面、第２光路の側面及び上面、第１光路と第２光路に設けられた光路変換ミラー、第１光路に設けられた再帰ミラーを覆うように埋設した。
次いで、光路変換ミラーと、再帰ミラー（反射面Ａ、反射面Ｂ）を内包する矩形の遮光部を有するネガ型フォトマスクを介し、紫外線露光機（商品名：ＥＶ−８００、日立ビアメカニクス株式会社製）を用いて、キャリアフィルム越しに紫外線（波長３６５ｎｍ）を１Ｊ／ｃｍ^２照射した。
その後、キャリアフィルムを剥離し、スプレー法を用いて１質量％の炭酸カリウム水溶液を用いて現像し、その後、１質量％の硫酸水溶液で中和し、さらに純水で洗浄した。
その後、上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を４Ｊ／ｃｍ^２照射して更なる光硬化を行ったあとに、１７０℃で１時間、加熱硬化して保護層を形成した。

［開口部の形状］
形成された保護層には、再帰ミラー（反射面Ａ、反射面Ｂ）を内包する開口部と、２つの第１光路及び２つの第２光路に設けられた光路変換ミラーを内包する開口部が形成され、空気反射型の光路変換ミラー及び再帰ミラーを得た。開口部の側面はベース基板の平面に対して垂直面からなっていた。

［もう一方の光入出力部の作製］
次に矩形のダイシングブレードを備えたダイシングソー（ＤＡＣ５５２、株式会社ディスコ製）を用いて外形加工を行った。第２光路に設けられた光路変換ミラーから外形線上に設けた端面までの距離は４０ｍｍであった。第２光路に設けられた光路変換ミラー（光入出力部）と対をなす光入出力部は端面に設けられている。

［光入出射部の視認性］
上記で得られた導光部材の第１光路形成面と反対の面から、落射照明を用いて第１光路に設けられた光路変換ミラー（光入出射部）を認識したところ、第１光路に設けられた光路変換ミラー（光入出射部）は明るく視認され、輪郭も明瞭に視認可能であった。一方、第２光路に設けられた光路変換ミラー（光入出力部）は暗く、特に光路変換ミラーのベース基板と接する辺の視認性は良くなかった。

２つの第１光路に設けられた光路変換ミラー（光入出射部）を位置認識マーカとして、その位置を元に、第２光路に設けられた光路変換ミラー（光入出力部）の位置を算出し、該位置に光ファイバＧＩ５０を用いて８５０ｎｍの光をベース基板法線方向（光入出射部視認方向）から光を入射したところ、もう一方の光入出力部から良好に光が出力された。
もう一方の光入出力部から別の照明光を入射し、光入出力部の位置を確認したところ、第１光路に設けられた光入出射部の位置を元に算出した第２光路に設けられた光入出力部の位置と同一箇所であった。

（実施例２）
＜図５に示す導光部材の作製＞
実施例１において、光路変換ミラーを形成せず、保護層に設けられる開口部は再帰ミラーを内包する開口部のみとした。また、実施例１と同様に外形加工を行う際に、さらに第１光路の直線部分が５０μｍとなるように光軸垂直方向に外形加工を行い、端面の光入出射部及び光入出力部を設けた。その他は実施例１と同様に行い、図５に示す導光部材を作製した。光入出射部及び光入出力部は同一平面に設けられている。

［光入出射部の視認性］
上記で得られた導光部材の光入出射部及び光入出力部を図中のＸ方向から落射照明を用いて光入出射部を視認したところ、第１光路に設けられた光入出射部は明るく視認され、輪郭もやや明瞭であり視認可能であった。一方、第２光路に設けられた光入出力部は暗く、輪郭の視認性は良くなかった。

２つの第１光路に設けられた光入出射部を位置認識マーカとして、その位置を元に、第２光路に設けられた光入出力部の位置を算出し、該位置に光ファイバＧＩ５０を用いて８５０ｎｍの光を光入出射部視認方向から光を入射したところ、もう一方の光入出力部から良好に光が出力された。
もう一方の光入出力部から別の照明光を入射し、光入出力部の位置を確認したところ、第１光路に設けられた光入出射部の位置を元に算出した第２光路に設けられた光入出力部の位置と同一箇所であった。

（実施例３）
＜図６に示す導光部材の作製＞
実施例１において、ベース基板法線方向から見たときに、テーパ角を１０°とし、反射面Ａと第１光路の光軸との接続部分の角度が４５°であって、∠ＡＣＢの２等分線に対して垂直な線が接線となるように描いた曲面となるような曲面の反射面Ａ（光軸から最も離れた反射面の接線と光軸のなす角は４０°であり、接線と光軸のなす角は、光軸から離れるにしたがって４５°〜４０°に変化している）と、光軸に対して線対称の曲面からなる反射面Ｂとし、空気反射型の再帰ミラーとするために保護層の開口部位置を調整し、光路変換ミラーの中心がテーパ角の辺の延長線と光軸との交点になるように配置した以外は同様の方法で導光部材を作製した。

第１光路の屈折率；１．５５７と、空気の屈折率；１．０００から鑑み、２つの反射面からなるときの全反射条件を満たす最小の光軸と反射面の接線のなす角が３９．９６°であるため、本実施例では４０°までとした。

［光入出射部の視認性］
上記で得られた導光部材の第１光路形成面と反対の面から、落射照明を用いて第１光路に設けられた光路変換ミラー（光入出射部）を認識したところ、第１光路に設けられた光路変換ミラー（光入出射部）は特に明るく視認され、輪郭も明瞭に視認可能であった。一方、第２光路に設けられた光路変換ミラー（光入出力部）は暗く、特に光路変換ミラーのベース基板と接する辺の視認性は良くなかった。

２つの第１光路に設けられた光路変換ミラー（光入出射部）を位置認識マーカとして、その位置を元に、第２光路に設けられた光路変換ミラー（光入出力部）の位置を算出し、該位置に光ファイバＧＩ５０を用いて８５０ｎｍの光をベース基板法線方向（光入出射部視認方向）から光を入射したところ、もう一方の光入出力部から良好に光が出力された。もう一方の光入出力部から別の照明光を入射し、光入出力部の位置を確認したところ、第１光路に設けられた光入出射部の位置を元に算出した第２光路に設けられた光入出力部の位置と同一箇所であった。

（実施例４）
＜図７に示す導光部材の作製＞
実施例３において、光路変換ミラーを形成せず、保護層に設けられる開口部は再帰ミラーを内包する開口部のみとした。また、実施例３と同様に外形加工を行う際に、さらに第１光路の直線部分が５０μｍとなるように光軸垂直方向に外形加工を行い、端面の光入出射部及び光入出力部を設けた。端面の光入出射部の中心は、テーパ角の辺の延長線と光軸との交点になるように配置した。その他は実施例３と同様に行い、図７に示す導光部材を作製した。光入出射部及び光入出力部は同一平面に設けられている。

［光入出射部の視認性］
上記で得られた導光部材の光入出射部及び光入出力部を図中のＸ方向から落射照明を用いて光入出射部を視認したところ、第１光路に設けられた光入出射部は特に明るく視認され、輪郭もやや明瞭であり視認可能であった。一方、第２光路に設けられた光入出力部は暗く、輪郭の視認性は良くなかった。

２つの第１光路に設けられた光入出射部の位置を元に、第２光路に設けられた光入出力部の位置を算出し、該位置に光ファイバＧＩ５０を用いて８５０ｎｍの光を光入出射部視認方向から光を入射したところ、もう一方の光入出力部から良好に光が出力された。
もう一方の光入出力部から別の照明光を入射し、光入出力部の位置を確認したところ、第１光路に設けられた光入出射部の位置を元に算出した第２光路に設けられた光入出力部の位置と同一箇所であった。

（比較例１）
実施例１において、第１光路を全て直線とし（テーパ部を設けない）、再帰ミラー（反射面Ａ及び反射面Ｂ）形成位置に、再帰ミラーを形成せず、第１光路の光軸に対して垂直面を有する第１光路とした以外は同様の方法で導光部材を作製した。

［光入出射部の視認性］
実施例１と同様に第１光路形成面と反対の面から、落射照明を用いて第１光路に設けられた光路変換ミラー（光入出射部）を認識したところ、明るい光入出射部として視認することが困難であった。光入出射部の位置も認識できなかった。

（比較例２）
実施例２において、第１光路を全て直線とし（テーパ部を設けない）、再帰ミラー（反射面Ａ及び反射面Ｂ）形成位置に、再帰ミラーを形成せず、第１光路の光軸に対して垂直面を有する第１光路とした以外は同様の方法で導光部材を作製した。

［光入出射部の視認性］
上記で得られた導光部材の光入出射部及び光入出力部を図中のＸ方向から落射照明を用いて光入出射部を視認したところ、第１光路に設けられた光入出射部は暗く、明るい光入出射部として視認することが困難であった。光入出射部の位置も認識できなかった。

本発明の導光部材は、第１光路を伝搬する光を再帰ミラーによって反射させ、光入出射部から光を出射させることができ、光路の光入出射部の位置を良好に視認することができるもので、光モジュール、光インターコネクション、光学部材、光導波路、光検出ユニットなどの幅広い分野に適用可能である。

１．第１光路
１０１．光入出射部
１０２．反射面Ａ（再帰ミラー）
１０３．反射面Ｂ（再帰ミラー）
１０４．テーパ部
１０５．第１光路の光軸
１０６．伝搬する光の一部
１０７．第１光路の直線部
２．第２光路
２０１．光入出力部
３．ベース基板
３０１．ベース基板に設けられた切削痕
４．保護層
４０１．開口部
５．光路変換ミラー

Claims (10)

1. ベース基板と、その上に配置され、一端側に光入出射部を、他端側に再帰ミラーを備える第１光路と、を有する導光部材であって、
   前記再帰ミラーは、前記ベース基板に対して垂直で、かつ前記第１光路の光軸に対してそれぞれ異なる角度で傾斜した２つの反射面Ａ及び反射面Ｂを少なくとも有し、
   前記反射面Ａと前記反射面Ｂは、前記第１光路を伝搬する光のうち、前記光入出射部方向から前記再帰ミラー方向へ伝搬する光を、反射面Ａ、反射面Ｂの順、又は反射面Ｂ、反射面Ａの順で反射させて前記光入出射部方向に光路変換する導光部材。
2. 一端側に光入出射部を、他端側に再帰ミラーを有する第１光路を有し、
   前記再帰ミラーは、前記第１光路を伝搬する光のうち、前記光入出射部方向から前記再帰ミラー方向へ伝搬する光を、前記光入出射部方向に光路変換し、
   前記第１光路は、前記再帰ミラーから前記光入出射部にかけて光軸垂直断面積を小さくするテーパ部を有する導光部材。
3. 前記光が、前記光入出射部から入射される請求項１又は２に記載の導光部材。
4. 前記光入出射部が、光路変換ミラーである請求項１〜３のいずれか一項に記載の導光部材。
5. 前記再帰ミラーが前記第１光路に直接設けられてなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の導光部材。
6. 一端側に光入出射部を、他端側に再帰ミラーを備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の前記第１光路と、一端側に光入出力部を備え、他端側に再帰ミラーを備えない第２光路と、が併設された導光部材であって、
   前記第１光路の光入出射部と前記第２光路の光入出力部との位置の相関が確保され、
   前記第１光路の光入出射部が、前記第２光路の光入出力部の位置を認識するための位置認識マーカである導光部材。
7. 前記第１光路の光入出射部と前記第２光路の光入出力部が、同一平面上に配置される請求項６に記載の導光部材。
8. 前記第１光路の上面及び側面を覆い、かつ前記再帰ミラーを露出するように保護層が設けられる請求項１〜７のいずれか一項に記載の導光部材。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の導光部材の製造方法であって、再帰ミラーがフォトリソグラフィー加工によって形成される導光部材の製造方法。
10. 前記第１光路と前記再帰ミラーが同時に形成される請求項９に記載の導光部材の製造方法。

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