JP4202567B2 - Manufacturing method of optical components - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ファイバを配列してなる光学部品に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
光イメージを伝送させる光学部品として、複数の光ファイバを配列して形成した光学部品が広く知られている。上記光学部品は、各光ファイバのコアとクラッドが露出した入射面と出射面とを有し、入射面に入射した光イメージを出射面に伝送することを可能する。
【０００３】
また、上記光学部品は、伝送効率が高い、レンズと比較して光学系の小型化が可能である、など種々の利点を有するため、指紋検出装置をはじめとして様々な分野に利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記光学部品は、通常、断面が円形または正方形の複数の光ファイバを互いに平行に配列して、加熱・加圧処理により一体成形することによって製造される。また、当該光学部品の解像度を向上させるために、上記一体成形された光ファイバ群をさらに線引きしたもの（マルチファイバ）を複数平行に配列して一体成形したり、上記一体成形工程と線引き工程とを複数回繰り返したもの（マルチマルチファイバ）をさらに複数平行に配列して一体成形することにより当該光学部品を製造することもある。
【０００５】
上記製造方法により光学部品を製造する際の、各光ファイバのコアの断面形状の変化を図１０（ａ）〜（ｃ）、図１１（ａ）〜（ｃ）及び図１２（ａ）〜（ｃ）に示す。図１０（ａ）〜（ｃ）は、コア２の断面形状が円形の光ファイバ４を四方配置して光学部品６を形成した場合の、コア２の断面形状の変化を示している。コア２の断面が円形の光ファイバ４を四方配置して光学部品６を形成した場合は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数の光ファイバ４を互いに平行に配列して一体成形する際の加熱・加圧処理により、各光ファイバ４のコア２の断面形状が略正方形に変形する。
【０００６】
ここで、変形の度合いは、上記加熱・加圧処理時の温度下での光ファイバ４のコア２とクラッド８の硬さによって異なる。コア２がクラッド８と比較して極めて硬い場合は、コア２の断面を円形に維持できるが、隣接するコア２同士の接触を避けるため、コア２をクラッド８と比較して極端に硬くすることは実用上困難である。
【０００７】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、コア２の断面形状が円形の光ファイバ４を六方配置して光学部品６を形成した場合の、コア２の断面形状の変化を示している。この場合は複数の光ファイバ４を互いに平行に配列して一体成形する際の加熱・加圧処理により、各光ファイバ４のコア２の断面形状が略正六角形に変形する。また、図１２（ａ）〜（ｃ）は、コア２の断面形状が正方形の光ファイバ４を四方配置して光学部品６を形成した場合の、コア２の断面形状の変化を示している。この場合は、各光ファイバ４を配列した際に隣接するクラッド８間の隙間が無くなるため、複数の光ファイバ４を互いに平行に配列して一体成形する際の加熱・加圧処理後も、コア２の断面は正方形に維持される。
【０００８】
上記のように製造される光学部品６は、各光ファイバ４のコア２の断面形状が正方形、六角形などのように互いに平行となる対辺を有する多角形となるため、以下に示すような問題点がある。すなわち、光学部品６の入射面に入射した光のコア２内の進行は、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すような螺旋状の進行と、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すような帯状の進行の双方が発生しうる。ここで、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）中の白抜き丸印は、光の入射位置を示している。
【０００９】
図１３（ａ）は、光学部品６の入射面（コア２の入射面）６ａに入射した光のコア２内の進行の様子を示しており、図１３（ｂ）は当該光の進行の軌跡を入射面６ａと平行な平面に射影した図である。図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、光学部品６の入射面６ａにコア２内の反射面とランダムな入射角（図１４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する特定の入射角を除く）で入射した光は、コア２内を螺旋状に進行する。その結果、図１３Ｃに示すように、光学部品６の入射面６ａに一定の入射角θで入射した光は、その入射した位置の違いにより、光学部品６の出射面６ｂから様々な出射角で出射される。
【００１０】
一方、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、光学部品６の入射面６ａに特定の入射角（光がコア２の平行な対面によってのみ反射・進行するような入射角）で入射した光は、コア２内を帯状に進行する。その結果、図１４（ｃ）に示すように、光学部品６の入射面６ａに一定の入射角θで入射した光は、その入射した位置の違いによらず、光学部品６の出射面６ｂからもθの出射角で出射されることになる。従って、光学部品６の出射面６ｂから出射される出力イメージに、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成され、このパターンがノイズとなって光学部品６の解像度を低下させる。特に、複数のマルチファイバ（マルチマルチファイバも同様）を互いに平行に配列して一体成形することにより製造された光学部品は、当該マルチファイバの中央部と縁部とでコア２の変形の度合いが異なるため、この変形の度合いの相違に起因して、当該マルチファイバの断面形状に応じたパターンノイズが発生し、光学部品６の解像度が著しく低下する。
【００１１】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、パターンノイズの発生を防止して解像度の高い光学部品を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光学部品の製造方法は、複数の光ファイバを配列してなる光学部品の製造方法であって、円柱形状を有する第１コア母材と、第１コア母材が挿入される筒状の第１クラッド母材とを用意するとともに、第１コア母材と第１クラッド母材との間に、複数の第２コア母材、及び複数の第２コア母材の間に位置する複数の第２クラッド母材を配置して、光ファイバ用母材を形成する母材形成工程と、光ファイバ用母材を線引きして、コアの断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている光ファイバを形成する線引き工程と、光ファイバを複数、棒状の光吸収体を挿入しつつ互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、複数の光ファイバを配列してなる光学部品を製造する一体成形工程とを備えることを特徴としている。
【００１３】
コアの断面形状を、凹部と凸部との双方を有する形状とすることで、コア内を進行する光が当該凹部と凸部によって様々な方向に反射し、特定の出射角にのみ強度を有するパターンの形成が防止される。
【００１４】
また、本発明の光学部品においては、上記コアの断面形状は、上記凸部を等間隔に配置した形状となっていることを特徴としてもよい。
【００１５】
コアの断面形状を、凸部を等間隔に配置した形状とすることで、入射面への光の入射方向によらず、伝送効率をほぼ均一にすることができる。
【００１６】
また、本発明の光学部品においては、上記コアの断面形状は、波（なみ）形の外周を有する形状となっていることを特徴としてもよい。
【００１７】
また、本発明の光学部品においては、上記コアの断面形状は、鋸歯形の外周を有する形状となっていることを特徴としてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態にかかる光学部品を図面を用いて説明する。まず、本実施形態にかかる光学部品の構成について説明する。図１（ａ）は、本実施形態にかかる光学部品の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った拡大断面図である。
【００１９】
光学部品１０は、複数の光ファイバを互いに平行に配列して形成されている。複数の光ファイバそれぞれは、光軸が図１（ａ）のｙ軸と平行になるように配列されており、光学部品１０は、光軸に対して斜めにカットされた入射面１０ａと、光軸に対して垂直にカットされた出射面１０ｂとを有し、入射面１０ａに入射した入力パターンを縮小して出射面１０ｂから出力させることができるようになっている。
【００２０】
光学部品１０の断面は、図１（ｂ）に示すようになっている。すなわち、光学部品１０を構成する複数の光ファイバそれぞれのコア１４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その断面形状は、凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、６個の凸部を等間隔に配置し、波（なみ）形の外周を有する形状となっている。ここで、波形とは、尖頭を有さず、滑らかに凹凸を繰り返す形状をいう。
【００２１】
ここで、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図１（ｂ）に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。ここでランダムとは、互いに隣接して配列される光ファイバのうち少なくとも一つは、コア１４の断面における凸部の向きが異なっていることを意味する。
【００２２】
また、光学部品１０を構成する複数の光ファイバそれぞれのクラッド１６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなり、加熱・加圧処理により融着して一体化され、隣接する光ファイバとの間隙を埋めている。
【００２３】
さらに、クラッド１６の部分には、複数の光ファイバそれぞれの軸方向にのびる光吸収体１７が挿入されている。クラッド１６の部分に光吸収体１７を挿入することにより、クラッド１６内に漏れた迷光、若しくは、側面（入射面と出射面以外の面）から光学部品１０内に侵入した光を効果的に除去することが可能となり、出力パターンの解像度を高めることができる。
【００２４】
続いて、本実施形態に係る光学部品の製造方法について説明する。図２は、光学部品１０の製造工程図（詳細には光学部品１０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品１０を製造するには、まず、光学部品１０を構成する光ファイバを製造する。光学部品１０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図２（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材１８を７本用意し、互いに平行に配列して束ねる。コア母材１８は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００２５】
続いて、図２（ｂ）に示すように、筒状のクラッド母材２０を用意し、上記工程で束ねられた７本のコア母材１８を筒状のクラッド母材２０に挿入する。ここで、クラッド母材２０の内径は、束ねられた７本のコア母材１８の外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材２０は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００２６】
続いて、図２（ｃ）に示すように、コア母材１８と比較して径が十分小さい円柱形状のクラッド母材２２を複数本用意し、束ねられた７本のコア母材１８の外周とクラッド母材２０の内周との間隙に挿入し、光ファイバ用母材２４が完成する。
【００２７】
その後、上記光ファイバ用母材２４を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ２６は、図２（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、６個の凸部を等間隔に配置し、波形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品１０の製造の際、隣接する光ファイバ２６との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００２８】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ２６それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図１（ｂ）に示すような断面を有する光学部品１０が製造される。
【００２９】
続いて、本実施形態にかかる光学部品の作用及び効果について説明する。図３は、光学部品１０の入射面（コア１４の入射面）１０ａに入射し、コア１４内を進行する光の軌跡を入射面１０ａと平行な平面に射影した図である。本実施形態にかかる光学部品１０は、当該光学部品１０を構成する複数の光ファイバのコア１４の断面形状を、凹部と凸部との双方を有する形状とすることで、図３に示すように、コア１４内を進行する光が当該凹部と凸部によって様々な方向に反射する。従って、光学部品１０の入射面１０ａに一定の入射角θで入射した光は、その入射した位置の違いにより、光学部品１０の出射面１０ｂから様々な出射角をもって出射され、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品１０の出射面１０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態にかかる光学部品１０は、当該光学部品１０を構成する複数の光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていことで、入射面１０ａへの光の入射方向によらず伝送効率をほぼ均一にすることができる。その結果、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。
【００３１】
また、仮に、加熱・加圧処理時に、コア１４が多少の変形を受け、コア１４の断面の一部に平行な対辺が生じた場合であっても、コア１４の断面として現れる凸部の向きが、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっているため、特定の出射角にのみ強度を有するパターンの形成を防止することができ、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施形態にかかる光学部品１０は、円柱形状及び筒状の極めて単純な形状の母材を組み合わせた光ファイバ用母材２４を線引きして製造した光ファイバ２６を複数配列して構成することで、製造が容易であり、安価に製造することができる。
【００３３】
続いて、本発明の第２の実施形態にかかる光学部品について図面を用いて説明する。図４は、本実施形態にかかる光学部品の拡大断面図である。本実施形態にかかる光学部品３０が上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と構成上異なる点は、光学部品を構成する複数の光ファイバそれぞれのコアの断面形状である。すなわち、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０は、コア１４の断面形状が６個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状であったのに対し、本実施形態にかかる光学部品３０は、コア１４の断面形状が、１０個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状となっている。
【００３４】
尚、光学部品３０においても、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図４に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。
【００３５】
図５は、光学部品３０の製造工程図（詳細には光学部品３０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品３０を製造するには、まず、光学部品３０を構成する光ファイバを製造する。光学部品３０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図５（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材３２を用意する。コア母材３２は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００３６】
続いて、図５（ｂ）に示すように、上記コア母材３２よりも径の小さい円柱形状を有するコア母材３４、及び、当該コア母材３４とほぼ同一形状のクラッド母材３６をそれぞれ１０本づつ用意し、コア母材３４とクラッド母材３６とを、上記コア母材３２の周囲に交互に配置する。ここで、コア母材３４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、クラッド母材３６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００３７】
続いて、図５（ｃ）に示すように、筒状のクラッド母材３８を用意し、上記工程で製造された、コア母材３２の周囲にコア母材３４とクラッド母材３６とを交互に配置したものを、筒状のクラッド母材３８に挿入し、光ファイバ用母材４０が完成する。ここで、クラッド母材３８の内径は、コア母材３２の周囲にコア母材３４とクラッド母材３６とを交互に配置したものの外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材３８は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００３８】
その後、上記光ファイバ用母材４０を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ４２は、図５（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、１０個の凸部を等間隔に配置し、波形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品３０の製造の際、隣接する光ファイバ４２との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００３９】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ４２それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図４に示すような断面を有する光学部品３０が製造される。
【００４０】
本実施形態にかかる光学部品３０も、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と同様に、コア１４内を進行する光を上記凹部と凸部によって様々な方向に反射させることができ、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品３０の出射面３０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。また、光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていることから、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。さらに、コア１４の断面として現れる凸部の向きがランダムとなっていることから、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００４１】
続いて、本発明の第３の実施形態にかかる光学部品について図面を用いて説明する。図６は、本実施形態にかかる光学部品の拡大断面図である。本実施形態にかかる光学部品５０が上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と構成上異なる点は、光学部品を構成する複数の光ファイバそれぞれのコアの断面形状である。すなわち、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０は、コア１４の断面形状が６個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状であったのに対し、本実施形態にかかる光学部品５０は、コア１４の断面形状が、８個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状となっている。
【００４２】
尚、光学部品５０においても、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図６に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。
【００４３】
図７は、光学部品５０の製造工程図（詳細には光学部品５０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品５０を製造するには、まず、光学部品５０を構成する光ファイバを製造する。光学部品５０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図７（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材５２を用意する。コア母材５２は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００４４】
続いて、図７（ｂ）に示すように、上記コア母材５２の直径よりも１辺の長さが小さい正方形の断面を有する四角柱形状のコア母材５４、及び、当該コア母材５４とほぼ同一形状のクラッド母材５６をそれぞれ８本づつ用意し、コア母材５４とクラッド母材５６とを、上記コア母材５２の周囲に交互に配置する。ここで、コア母材５４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、クラッド母材５６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００４５】
続いて、図７（ｃ）に示すように、筒状のクラッド母材５８を用意し、上記工程で製造された、コア母材５２の周囲にコア母材５４とクラッド母材５６とを交互に配置したものを、筒状のクラッド母材５８に挿入し、光ファイバ用母材６０が完成する。ここで、クラッド母材５８の内径は、コア母材５２の周囲にコア母材５４とクラッド母材５６とを交互に配置したものの外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材５８は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００４６】
その後、上記光ファイバ用母材６０を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ６２は、図７（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、８個の凸部を等間隔に配置し、波形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品５０の製造の際、隣接する光ファイバ６２との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００４７】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ６２それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図６に示すような断面を有する光学部品５０が製造される。
【００４８】
本実施形態にかかる光学部品５０も、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と同様に、コア１４内を進行する光を上記凹部と凸部によって様々な方向に反射させることができ、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品５０の出射面５０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。また、光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていことで、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。さらに、コア１４の断面として現れる凸部の向きがランダムとなっていることから、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００４９】
続いて、本発明の第４の実施形態にかかる光学部品について図面を用いて説明する。図８は、本実施形態にかかる光学部品の拡大断面図である。本実施形態にかかる光学部品７０が上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と構成上異なる点は、光学部品を構成する複数の光ファイバそれぞれのコアの断面形状である。すなわち、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０は、コア１４の断面形状が６個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状であったのに対し、本実施形態にかかる光学部品７０は、コア１４の断面形状が、１２個の凸部を等間隔に配置して鋸歯形の外周を有する形状となっている。
【００５０】
尚、光学部品７０においても、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図８に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。
【００５１】
図９は、光学部品７０の製造工程図（詳細には光学部品７０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品７０を製造するには、まず、光学部品７０を構成する光ファイバを製造する。光学部品７０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図９（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材７２を用意する。コア母材７２は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００５２】
続いて、図９（ｂ）に示すように、上記コア母材７２の直径よりも１辺の長さが小さい三角形の断面を有する三角柱形状のコア母材７４を１２本用意し、その１つの側面が上記コア母材７２の側面に沿うように、１２本のコア母材７４を上記コア母材７２の周囲に配置する。さらに、隣接する２つのコア母材７４の間隙を埋める三角柱形状のクラッド母材７６を１２本用意し、それぞれ隣接する２つのコア母材７４の間隙に配置する。ここで、コア母材７４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、クラッド母材７６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００５３】
続いて、図９（ｃ）に示すように、筒状のクラッド母材７８を用意し、上記工程で製造された、コア母材７２の周囲にコア母材７４とクラッド母材７６と配置したものを、筒状のクラッド母材７８に挿入し、光ファイバ用母材８０が完成する。ここで、クラッド母材７８の内径は、コア母材７２の周囲にコア母材７４とクラッド母材７６と配置したものの外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材７８は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００５４】
その後、上記光ファイバ用母材８０を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ８２は、図９（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、１２個の凸部を等間隔に配置し、鋸歯形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品７０の製造の際、隣接する光ファイバ８２との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００５５】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ８２それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図８に示すような断面形状を有する光学部品７０が製造される。
【００５６】
本実施形態にかかる光学部品７０も、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と同様に、コア１４内を進行する光を上記凹部と凸部によって様々な方向に反射させることができ、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品７０の出射面７０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。また、光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていことで、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。さらに、コア１４の断面として現れる凸部の向きがランダムとなっていることから、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００５７】
上記実施形態にかかる光学部品１０，３０，５０，７０それぞれは、上記それぞれの工程で製造した複数の光ファイバ２６，４２，６２，８２を互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することによって形成されていたが、光学部品の解像度を向上させるために、上記一体成形された光学部品をさらに線引きしたもの（マルチファイバ）を複数互いに平行に配列して一体成形したり、上記線引き工程と配列して一体成形する工程とを複数回繰り返したもの（マルチマルチファイバ）を複数互いに平行に配列して一体成形することにより当該光学部品を製造してもよい。
【００５８】
また、コアの断面形状に現れる凸部の数は、上記６個、８個、１０個、１２個に限定されず、様々な数とすることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の光学部品は、光学部品を構成する光ファイバのコアの断面形状を、凹部と凸部との双方を有する形状とすることで、コア内を進行する光が当該凹部と凸部によって様々な方向に反射し、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが防止される。その結果、パターンノイズの発生が防止され、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００６０】
また、本発明の光学部品においては、コアの断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていることで、入射面への光の入射方向によらず伝送効率をほぼ均一にすることができる。その結果、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学部品の斜視図及び断面図である。
【図２】光学部品の製造工程図である。
【図３】光学部品を構成する光ファイバのコア内の光の進行の様子を表す図である。
【図４】光学部品の断面図である。
【図５】光学部品の製造工程図である。
【図６】光学部品の断面図である。
【図７】光学部品の製造工程図である。
【図８】光学部品の断面図である。
【図９】光学部品の製造工程図である。
【図１０】従来技術にかかる光学部品の製造工程図である。
【図１１】従来技術にかかる光学部品の製造工程図である。
【図１２】従来技術にかかる光学部品の製造工程図である。
【図１３】従来技術にかかる光学部品を構成する光ファイバのコア内における光の進行の様子を表す図である。
【図１４】従来技術にかかる光学部品を構成する光ファイバのコア内における光の進行の様子を表す図である。
【符号の説明】
１０，３０，５０，７０…光学部品、１４…コア、１６…クラッド、２６，４２，６２，８２…光ファイバ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical component formed by arranging a plurality of optical fibers.
[0002]
[Prior art]
As an optical component for transmitting an optical image, an optical component formed by arranging a plurality of optical fibers is widely known. The optical component has an entrance surface and an exit surface where the core and cladding of each optical fiber are exposed, and can transmit an optical image incident on the entrance surface to the exit surface.
[0003]
In addition, the optical component has various advantages such as high transmission efficiency and a reduction in the size of the optical system compared to a lens, and thus is used in various fields including fingerprint detection devices.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The optical component is usually manufactured by arranging a plurality of optical fibers having a circular or square cross section in parallel with each other and integrally forming them by a heating / pressurizing process. Further, in order to improve the resolution of the optical component, a plurality of optical fiber groups that are integrally molded (multi-fiber) are arranged in parallel and integrally molded, or the integral molding step and the drawing step In some cases, the optical component is manufactured by arranging a plurality of (multi-multi fibers) in a plurality of times in parallel and integrally molding them.
[0005]
FIGS. 10A to 10C, FIGS. 11A to 11C, and FIGS. 12A to 12C show changes in the cross-sectional shape of the core of each optical fiber when an optical component is manufactured by the above manufacturing method. c). FIGS. 10A to 10C show changes in the cross-sectional shape of the core 2 when the optical component 6 is formed by arranging the optical fibers 4 having a circular cross-sectional shape of the core 2 in four directions. When the optical component 6 is formed by arranging the optical fiber 4 having a circular cross section of the core 2 in four directions, a plurality of optical fibers 4 are arranged in parallel to each other as shown in FIGS. The cross-sectional shape of the core 2 of each optical fiber 4 is deformed into a substantially square shape by the heating / pressurizing process during the integral molding.
[0006]
Here, the degree of deformation differs depending on the hardness of the core 2 and the clad 8 of the optical fiber 4 under the temperature during the heating / pressurizing process. When the core 2 is extremely hard compared to the clad 8, the cross section of the core 2 can be maintained in a circular shape, but the core 2 is made extremely hard compared to the clad 8 in order to avoid contact between adjacent cores 2. Is practically difficult.
[0007]
11A to 11C show changes in the cross-sectional shape of the core 2 when the optical component 6 is formed by arranging the optical fibers 4 having a circular cross-sectional shape of the core 2 in six directions. In this case, the cross-sectional shape of the core 2 of each optical fiber 4 is deformed into a substantially regular hexagon by a heating / pressurizing process when the plurality of optical fibers 4 are arranged in parallel with each other and integrally formed. 12A to 12C show changes in the cross-sectional shape of the core 2 when the optical component 6 is formed by arranging the optical fibers 4 having a square cross-sectional shape of the core 2 in four directions. In this case, since the gaps between the adjacent clads 8 are eliminated when the optical fibers 4 are arranged, even after the heating and pressurizing treatment when the optical fibers 4 are arranged in parallel with each other and integrally molded, the core The two cross sections are kept square.
[0008]
The optical component 6 manufactured as described above has the following problems because the cross-sectional shape of the core 2 of each optical fiber 4 is a polygon having opposite sides parallel to each other such as a square or a hexagon. There is a point. That is, the progression of the light incident on the incident surface of the optical component 6 in the core 2 is a spiral progression as shown in FIGS. 13A to 13C and FIGS. 14A to 14C. Both band-like progressions can occur. Here, the white circles in FIGS. 13B and 14B indicate the light incident positions.
[0009]
FIG. 13A shows a state in which the light incident on the incident surface (incident surface of the core 2) 6a of the optical component 6 travels in the core 2, and FIG. 13B shows the trajectory of the light. Is projected onto a plane parallel to the incident surface 6a. As shown in FIGS. 13A and 13B, the incident surface 6a of the optical component 6 has a reflecting surface in the core 2 and a random incident angle (a specific description described with reference to FIGS. 14A to 14C). The light incident at an angle (except the incident angle) travels spirally in the core 2. As a result, as shown in FIG. 13C, the light incident on the incident surface 6a of the optical component 6 at a constant incident angle θ has various output angles from the output surface 6b of the optical component 6 due to the difference in the incident position. Emitted.
[0010]
On the other hand, as shown in FIGS. 14 (a) and 14 (b), it is incident on the incident surface 6a of the optical component 6 at a specific incident angle (an incident angle at which light is reflected and traveled only by the parallel face of the core 2). The transmitted light travels in a strip shape in the core 2. As a result, as shown in FIG. 14 (c), light incident on the incident surface 6a of the optical component 6 at a constant incident angle θ is transmitted from the output surface 6b of the optical component 6 regardless of the difference in the incident position. Is also emitted at an exit angle of θ. Therefore, a pattern having an intensity only at a specific emission angle is formed in the output image emitted from the emission surface 6b of the optical component 6, and this pattern becomes noise and lowers the resolution of the optical component 6. In particular, an optical component manufactured by integrally molding a plurality of multi-fibers (same as multi-multi-fibers) in parallel with each other has a degree of deformation of the core 2 at the center and the edge of the multi-fiber. Therefore, due to the difference in the degree of deformation, pattern noise corresponding to the cross-sectional shape of the multi-fiber is generated, and the resolution of the optical component 6 is significantly reduced.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems and provide an optical component with high resolution by preventing the occurrence of pattern noise.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the optical component of the present invention Manufacturing method Is an optical component composed of multiple optical fibers Manufacturing method Because While preparing a first core base material having a cylindrical shape and a cylindrical first clad base material into which the first core base material is inserted, between the first core base material and the first clad base material, A plurality of second core preforms and a plurality of second clad preforms positioned between the plurality of second core preforms to form an optical fiber preform; Draw the base material, Core cross-sectional shape But It has a shape with both concave and convex parts A drawing process for forming an optical fiber and a plurality of optical fibers arranged in parallel with each other while inserting a rod-shaped light absorber, and integrally formed by heating / pressurizing treatment, thereby arranging a plurality of optical fibers An integrated molding process for manufacturing optical components It is characterized by that.
[0013]
By making the cross-sectional shape of the core a shape having both concave and convex portions, the light traveling in the core is reflected in various directions by the concave and convex portions, and has intensity only at a specific emission angle. Pattern formation is prevented.
[0014]
Moreover, in the optical component of the present invention, the cross-sectional shape of the core may be a shape in which the convex portions are arranged at equal intervals.
[0015]
By making the cross-sectional shape of the core a shape in which convex portions are arranged at equal intervals, the transmission efficiency can be made substantially uniform regardless of the direction of incidence of light on the incident surface.
[0016]
In the optical component of the present invention, the core may have a cross-sectional shape having a wave-shaped outer periphery.
[0017]
Moreover, in the optical component of the present invention, the cross-sectional shape of the core may be a shape having a sawtooth outer periphery.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An optical component according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the optical component according to the present embodiment will be described. FIG. 1A is a perspective view of an optical component according to the present embodiment, and FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view taken along the line I-I in FIG.
[0019]
The optical component 10 is formed by arranging a plurality of optical fibers in parallel with each other. Each of the plurality of optical fibers is arranged so that the optical axis is parallel to the y-axis in FIG. 1A, and the optical component 10 includes an incident surface 10a that is cut obliquely with respect to the optical axis, And an output surface 10b cut perpendicular to the axis, and the input pattern incident on the incident surface 10a can be reduced and output from the output surface 10b.
[0020]
The cross section of the optical component 10 is as shown in FIG. That is, the core 14 of each of the plurality of optical fibers constituting the optical component 10 is made of, for example, barium-lanthanum glass having a refractive index of 1.82, and the cross-sectional shape thereof is a shape having both concave and convex portions. It has become. More specifically, the cross-sectional shape of the core 14 is such that six convex portions are arranged at equal intervals and has a wave-shaped outer periphery. Here, the waveform refers to a shape that does not have a peak and repeats unevenness smoothly.
[0021]
Here, although each of the plurality of optical fibers is regularly arranged, the direction of the convex portion in the cross section of the core 14 is random for each of the plurality of optical fibers as shown in FIG. . Here, “random” means that at least one of the optical fibers arranged adjacent to each other has a different direction of the convex portion in the cross section of the core 14.
[0022]
Further, the clad 16 of each of the plurality of optical fibers constituting the optical component 10 is made of, for example, borosilicate glass having a refractive index of 1.495, and is fused and integrated by heating / pressurizing treatment. The gap is filled.
[0023]
Further, a light absorber 17 extending in the axial direction of each of the plurality of optical fibers is inserted into the clad 16 portion. By inserting the light absorber 17 into the clad 16 portion, stray light leaking into the clad 16 or light entering the optical component 10 from the side surface (a surface other than the incident surface and the exit surface) is effectively removed. And the resolution of the output pattern can be increased.
[0024]
Then, the manufacturing method of the optical component which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the optical component 10 (specifically, a cross-sectional view of a base material and the like in the manufacturing process of the optical component 10). In order to manufacture the optical component 10, first, an optical fiber constituting the optical component 10 is manufactured. In order to manufacture an optical fiber constituting the optical component 10, first, as shown in FIG. 2A, seven core base materials 18 having a cylindrical shape are prepared, and are arranged and bundled in parallel with each other. The core base material 18 is made of, for example, barium-lanthanum glass having a refractive index of 1.82, and the side surface thereof is polished by a method such as ceria polishing.
[0025]
Next, as shown in FIG. 2B, a cylindrical clad base material 20 is prepared, and the seven core base materials 18 bundled in the above process are inserted into the cylindrical clad base material 20. Here, the inner diameter of the clad preform 20 is substantially equal to the outer diameter of the bundled seven core preforms 18, and the clad preform 20 is made of, for example, borosilicate glass having a refractive index of 1.495. .
[0026]
Subsequently, as shown in FIG. 2 (c), a plurality of cylindrical clad base materials 22 having a sufficiently small diameter as compared with the core base material 18 are prepared, and the outer periphery of the bundled seven core base materials 18. And the optical fiber preform 24 is completed.
[0027]
Thereafter, the optical fiber preform 24 is drawn to manufacture an optical fiber. In the optical fiber 26 manufactured by this method, as shown in FIG. 2D, the cross-sectional shape of the core 14 has a shape having both a concave portion and a convex portion. More specifically, the cross-sectional shape of the core 14 is such that six convex portions are arranged at equal intervals and have a corrugated outer periphery. In addition, the clad 16 has a thickness sufficient to fill a gap with the adjacent optical fiber 26 when the optical component 10 is manufactured.
[0028]
Subsequently, each of the plurality of optical fibers 26 manufactured by the above steps is arranged in parallel with each other while appropriately inserting the rod-shaped light absorbers 17 and is integrally formed by heating / pressurizing treatment, so that FIG. An optical component 10 having a cross section as shown in b) is manufactured.
[0029]
Then, the effect | action and effect of the optical component concerning this embodiment are demonstrated. FIG. 3 is a diagram in which the trajectory of light that is incident on the incident surface (incident surface of the core 14) 10a of the optical component 10 and travels in the core 14 is projected onto a plane parallel to the incident surface 10a. As shown in FIG. 3, the optical component 10 according to the present embodiment has a cross-sectional shape of the cores 14 of the plurality of optical fibers constituting the optical component 10 so as to have both a concave portion and a convex portion. The light traveling in the core 14 is reflected in various directions by the concave and convex portions. Therefore, the light incident on the incident surface 10a of the optical component 10 at a constant incident angle θ is emitted from the emitting surface 10b of the optical component 10 with various exit angles due to the difference in the incident position, and reaches a specific exit angle. A pattern having only strength is not formed. As a result, generation of pattern noise can be prevented, and an output image with high resolution can be obtained from the exit surface 10b of the optical component 10.
[0030]
In addition, the optical component 10 according to the present embodiment is such that the cross-sectional shape of the cores 14 of the plurality of optical fibers constituting the optical component 10 is a shape in which convex portions are arranged at equal intervals, and thus the incident surface 10a. The transmission efficiency can be made almost uniform regardless of the light incident direction. As a result, it is possible to obtain a high-quality output image with little brightness unevenness.
[0031]
Further, even if the core 14 undergoes some deformation during the heating / pressurizing process, and the opposite side parallel to a part of the cross section of the core 14 is generated, the direction of the convex portion appearing as the cross section of the core 14 However, since each of the plurality of optical fibers is random, it is possible to prevent the formation of a pattern having intensity only at a specific emission angle, and an output image with high resolution can be obtained.
[0032]
Furthermore, the optical component 10 according to the present embodiment is configured by arranging a plurality of optical fibers 26 that are manufactured by drawing an optical fiber preform 24 that is a combination of cylindrical and cylindrical preforms. Therefore, manufacture is easy and it can manufacture at low cost.
[0033]
Subsequently, an optical component according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the optical component according to the present embodiment. The optical component 30 according to the present embodiment differs in configuration from the optical component 10 according to the first embodiment in the cross-sectional shape of the core of each of a plurality of optical fibers constituting the optical component. That is, in the optical component 10 according to the first embodiment, the cross-sectional shape of the core 14 is a shape having a corrugated outer periphery with six convex portions arranged at equal intervals. In the optical component 30, the cross-sectional shape of the core 14 has a shape having a corrugated outer periphery with ten convex portions arranged at equal intervals.
[0034]
In the optical component 30 as well, each of the plurality of optical fibers is regularly arranged, but the direction of the convex portion in the cross section of the core 14 is random for each of the plurality of optical fibers as shown in FIG. ing.
[0035]
FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the optical component 30 (specifically, a cross-sectional view of a base material and the like in the manufacturing process of the optical component 30). In order to manufacture the optical component 30, first, an optical fiber constituting the optical component 30 is manufactured. In order to manufacture an optical fiber constituting the optical component 30, first, as shown in FIG. 5A, a core preform 32 having a cylindrical shape is prepared. The core base material 32 is made of, for example, barium-lanthanum glass having a refractive index of 1.82, and its side surface is polished by a method such as ceria polishing.
[0036]
Subsequently, as shown in FIG. 5B, a core base material 34 having a columnar shape with a diameter smaller than that of the core base material 32, and a clad base material 36 having substantially the same shape as the core base material 34, respectively. Ten cores are prepared, and the core base material 34 and the clad base material 36 are alternately arranged around the core base material 32. Here, the core base material 34 is made of, for example, barium-lanthanum glass having a refractive index of 1.82, and the cladding base material 36 is made of, for example, borosilicate glass having a refractive index of 1.495.
[0037]
Subsequently, as shown in FIG. 5C, a cylindrical clad base material 38 is prepared, and the core base material 34 and the clad base material 36 are alternately formed around the core base material 32 manufactured in the above process. The optical fiber preform 40 is completed by inserting the substrate disposed in the cylindrical clad preform 38. Here, the inner diameter of the clad base material 38 is substantially equal to the outer diameter of the core base material 32 and the clad base material 36 alternately arranged around the core base material 32. It consists of borosilicate glass with a refractive index of 1.495.
[0038]
Thereafter, the optical fiber preform 40 is drawn to manufacture an optical fiber. In the optical fiber 42 manufactured by this method, as shown in FIG. 5D, the cross-sectional shape of the core 14 has a shape having both a concave portion and a convex portion. More specifically, the cross-sectional shape of the core 14 is a shape having ten convex portions arranged at equal intervals and having a corrugated outer periphery. Further, the clad 16 has a thickness sufficient to fill a gap with the adjacent optical fiber 42 when the optical component 30 is manufactured.
[0039]
Subsequently, each of the plurality of optical fibers 42 manufactured by the above process is arranged in parallel with each other while appropriately inserting the rod-shaped light absorber 17 and is integrally formed by heating / pressurizing treatment, so that FIG. An optical component 30 having a cross section as shown is manufactured.
[0040]
Similarly to the optical component 10 according to the first embodiment, the optical component 30 according to the present embodiment can reflect light traveling in the core 14 in various directions by the concave portion and the convex portion. A pattern having an intensity only at the emission angle is not formed. As a result, generation of pattern noise can be prevented, and an output image with high resolution can be obtained from the exit surface 30b of the optical component 30. Moreover, since the cross-sectional shape of the core 14 of the optical fiber is a shape in which convex portions are arranged at equal intervals, it is possible to obtain a high-quality output image with little unevenness in brightness. Furthermore, since the direction of the convex portion appearing as a cross section of the core 14 is random, an output image with extremely high resolution can be obtained.
[0041]
Subsequently, an optical component according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the optical component according to the present embodiment. The optical component 50 according to the present embodiment differs in configuration from the optical component 10 according to the first embodiment in the cross-sectional shape of the core of each of a plurality of optical fibers that constitute the optical component. That is, in the optical component 10 according to the first embodiment, the cross-sectional shape of the core 14 is a shape having a corrugated outer periphery with six convex portions arranged at equal intervals. In such an optical component 50, the cross-sectional shape of the core 14 has a shape having a corrugated outer periphery with eight convex portions arranged at equal intervals.
[0042]
In the optical component 50, each of the plurality of optical fibers is regularly arranged. However, the direction of the convex portion in the cross section of the core 14 is random for each of the plurality of optical fibers as shown in FIG. ing.
[0043]
FIG. 7 is a manufacturing process diagram of the optical component 50 (specifically, a cross-sectional view of a base material and the like in the manufacturing process of the optical component 50). In order to manufacture the optical component 50, first, an optical fiber constituting the optical component 50 is manufactured. In order to manufacture an optical fiber constituting the optical component 50, first, as shown in FIG. 7A, a core preform 52 having a cylindrical shape is prepared. The core base material 52 is made of, for example, barium-lanthanum glass having a refractive index of 1.82, and its side surface is polished by a method such as ceria polishing.
[0044]
Subsequently, as shown in FIG. 7B, a quadrangular prism-shaped core base material 54 having a square cross section whose one side is smaller than the diameter of the core base material 52, and the core base material 54. 8 are prepared, and the core base material 54 and the clad base material 56 are alternately arranged around the core base material 52. Here, the core base material 54 is made of, for example, barium-lanthanum glass having a refractive index of 1.82, and the cladding base material 56 is made of, for example, borosilicate glass having a refractive index of 1.495.
[0045]
Subsequently, as shown in FIG. 7C, a cylindrical clad base material 58 is prepared, and the core base material 54 and the clad base material 56 are alternately formed around the core base material 52 manufactured in the above process. The optical fiber preform 60 is completed by inserting the material disposed into the cylindrical clad preform 58. Here, the inner diameter of the clad base material 58 is approximately equal to the outer diameter of the core base material 54 and the clad base material 56 that are alternately arranged around the core base material 52. It consists of borosilicate glass with a refractive index of 1.495.
[0046]
Thereafter, the optical fiber preform 60 is drawn to manufacture an optical fiber. As shown in FIG. 7D, the optical fiber 62 manufactured by this method has a shape in which the cross-sectional shape of the core 14 has both a concave portion and a convex portion. More specifically, the cross-sectional shape of the core 14 is such that eight convex portions are arranged at equal intervals and have a corrugated outer periphery. Further, the clad 16 has a thickness sufficient to fill a gap with the adjacent optical fiber 62 when the optical component 50 is manufactured.
[0047]
Subsequently, the plurality of optical fibers 62 manufactured by the above steps are arranged in parallel with each other while appropriately inserting the rod-shaped light absorbers 17 and are integrally formed by heating / pressurizing treatment, so that FIG. An optical component 50 having a cross section as shown is manufactured.
[0048]
Similarly to the optical component 10 according to the first embodiment, the optical component 50 according to the present embodiment can reflect light traveling in the core 14 in various directions by the concave portion and the convex portion. A pattern having an intensity only at the emission angle is not formed. As a result, generation of pattern noise can be prevented, and an output image with high resolution can be obtained from the emission surface 50b of the optical component 50. Further, since the cross-sectional shape of the core 14 of the optical fiber is a shape in which convex portions are arranged at equal intervals, it is possible to obtain a high-quality output image with little brightness unevenness. Furthermore, since the direction of the convex portion appearing as a cross section of the core 14 is random, an output image with extremely high resolution can be obtained.
[0049]
Then, the optical component concerning the 4th Embodiment of this invention is demonstrated using drawing. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the optical component according to the present embodiment. The optical component 70 according to the present embodiment differs in configuration from the optical component 10 according to the first embodiment in the cross-sectional shape of the core of each of a plurality of optical fibers constituting the optical component. That is, in the optical component 10 according to the first embodiment, the cross-sectional shape of the core 14 is a shape having a corrugated outer periphery with six convex portions arranged at equal intervals. In such an optical component 70, the cross-sectional shape of the core 14 has a saw-toothed outer periphery with 12 convex portions arranged at equal intervals.
[0050]
In the optical component 70, each of the plurality of optical fibers is regularly arranged. However, the direction of the convex portion in the cross section of the core 14 is random for each of the plurality of optical fibers as shown in FIG. ing.
[0051]
FIG. 9 is a manufacturing process diagram of the optical component 70 (specifically, a cross-sectional view of a base material and the like in the manufacturing process of the optical component 70). To manufacture the optical component 70, first, an optical fiber constituting the optical component 70 is manufactured. In order to manufacture an optical fiber constituting the optical component 70, first, as shown in FIG. 9A, a core preform 72 having a cylindrical shape is prepared. The core base material 72 is made of, for example, barium-lanthanum glass having a refractive index of 1.82, and its side surface is polished by a method such as ceria polishing.
[0052]
Subsequently, as shown in FIG. 9B, twelve triangular prism-shaped core base materials 74 having a triangular cross section whose side length is smaller than the diameter of the core base material 72 are prepared. Twelve core preforms 74 are arranged around the core preform 72 so that the side faces are along the side face of the core preform 72. Further, twelve triangular prism-shaped clad base materials 76 that fill the gaps between the two adjacent core base materials 74 are prepared and arranged in the gaps between the two adjacent core base materials 74, respectively. Here, the core base material 74 is made of, for example, barium-lanthanum glass having a refractive index of 1.82, and the cladding base material 76 is made of, for example, borosilicate glass having a refractive index of 1.495.
[0053]
Subsequently, as shown in FIG. 9C, a cylindrical clad base material 78 is prepared, and the core base material 74 and the clad base material 76 are arranged around the core base material 72 manufactured in the above process. The product is inserted into a cylindrical cladding preform 78 to complete the optical fiber preform 80. Here, the inner diameter of the clad base material 78 is substantially equal to the outer diameter of the core base material 74 and the clad base material 76 disposed around the core base material 72. The clad base material 78 has a refractive index of, for example, It consists of 1.495 borosilicate glass.
[0054]
Thereafter, the optical fiber preform 80 is drawn to manufacture an optical fiber. In the optical fiber 82 manufactured by this method, as shown in FIG. 9D, the cross-sectional shape of the core 14 has a shape having both a concave portion and a convex portion. More specifically, the cross-sectional shape of the core 14 is a shape having twelve convex portions arranged at equal intervals and having a serrated outer periphery. Further, the clad 16 has a thickness sufficient to fill a gap between the adjacent optical fibers 82 when the optical component 70 is manufactured.
[0055]
Subsequently, each of the plurality of optical fibers 82 manufactured by the above process is arranged in parallel with each other while appropriately inserting the rod-shaped light absorbers 17 and is integrally formed by heating / pressurizing treatment, so that FIG. An optical component 70 having a cross-sectional shape as shown is manufactured.
[0056]
Similarly to the optical component 10 according to the first embodiment, the optical component 70 according to the present embodiment can reflect light traveling in the core 14 in various directions by the concave portion and the convex portion. A pattern having an intensity only at the emission angle is not formed. As a result, generation of pattern noise can be prevented, and an output image with high resolution can be obtained from the emission surface 70b of the optical component 70. Further, since the cross-sectional shape of the core 14 of the optical fiber is a shape in which convex portions are arranged at equal intervals, it is possible to obtain a high-quality output image with little brightness unevenness. Furthermore, since the direction of the convex portion appearing as a cross section of the core 14 is random, an output image with extremely high resolution can be obtained.
[0057]
In each of the optical components 10, 30, 50, 70 according to the above-described embodiment, a plurality of optical fibers 26, 42, 62, 82 manufactured in the respective steps are arranged in parallel with each other, and are integrally formed by heating / pressurizing treatment. However, in order to improve the resolution of the optical component, a plurality of the optical components that have been integrally molded (multi-fiber) are arranged in parallel with each other, and the optical components can be integrally molded. The optical component may be manufactured by arranging a plurality of processes (multi-multifibers), which are repeated in a plurality of times by the process and the process of integrally forming the array, and integrally molding them in parallel.
[0058]
Further, the number of convex portions appearing in the cross-sectional shape of the core is not limited to the above-mentioned 6, 8, 10, and 12, and can be various numbers.
[0059]
【The invention's effect】
In the optical component of the present invention, the cross-sectional shape of the core of the optical fiber constituting the optical component has a shape having both a concave portion and a convex portion. It is possible to prevent the formation of a pattern that reflects in a certain direction and has an intensity only at a specific emission angle. As a result, generation of pattern noise is prevented, and an output image with high resolution can be obtained.
[0060]
In the optical component of the present invention, the cross-sectional shape of the core is a shape in which convex portions are arranged at equal intervals, so that the transmission efficiency is substantially uniform regardless of the incident direction of light to the incident surface. be able to. As a result, an output image with extremely high resolution can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view and a cross-sectional view of an optical component.
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of an optical component.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state of light traveling in a core of an optical fiber constituting an optical component.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical component.
FIG. 5 is a manufacturing process diagram of an optical component.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical component.
FIG. 7 is a manufacturing process diagram of an optical component.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an optical component.
FIG. 9 is a manufacturing process diagram of an optical component.
FIG. 10 is a manufacturing process diagram of an optical component according to the prior art.
FIG. 11 is a manufacturing process diagram of an optical component according to the prior art.
FIG. 12 is a manufacturing process diagram of an optical component according to the prior art.
FIG. 13 is a diagram illustrating a state of light traveling in a core of an optical fiber constituting an optical component according to a conventional technique.
FIG. 14 is a diagram illustrating a state of light traveling in a core of an optical fiber constituting an optical component according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
10, 30, 50, 70 ... optical components, 14 ... core, 16 ... clad, 26, 42, 62, 82 ... optical fiber

Claims (10)

複数の光ファイバを配列してなる光学部品の製造方法において、
円柱形状を有する第１コア母材と、前記第１コア母材が挿入される筒状の第１クラッド母材とを用意するとともに、前記第１コア母材と前記第１クラッド母材との間に、複数の第２コア母材、及び前記複数の第２コア母材の間に位置する複数の第２クラッド母材を配置して、光ファイバ用母材を形成する母材形成工程と、
前記光ファイバ用母材を線引きして、コアの断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている光ファイバを形成する線引き工程と、
前記光ファイバを複数、棒状の光吸収体を挿入しつつ互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、複数の光ファイバを配列してなる光学部品を製造する一体成形工程と
を備えることを特徴とする光学部品の製造方法。In the manufacturing method of an optical component formed by arranging a plurality of optical fibers,
A first core base material having a columnar shape and a cylindrical first cladding base material into which the first core base material is inserted are prepared, and the first core base material and the first cladding base material A base material forming step of forming a base material for an optical fiber by disposing a plurality of second core base materials and a plurality of second clad base materials positioned between the plurality of second core base materials in between ,
And drawing the preform for the optical fiber, a drawing process for forming an optical fiber cross-sectional shape of the core has a shape having both a concave portion and the convex portion,
An integrated molding process for manufacturing an optical component in which a plurality of optical fibers are arranged by arranging a plurality of the optical fibers in parallel with each other while inserting a rod-shaped light absorber and integrally forming the same by heating / pressurizing treatment. When
Method of manufacturing an optical component, characterized in that it comprises a. 前記母材形成工程において、In the base material forming step,
前記複数の第２コア母材は、前記第１コア母材と同一形状を有し、  The plurality of second core base materials have the same shape as the first core base material,
前記複数の第２クラッド母材は、前記第１コア母材よりも径が小さい円柱形状を有し、前記第１コア母材及び前記複数の第２コア母材の外周と前記第１クラッド母材の内周との間隙に挿入されることを特徴とする請求項１記載の光学部品の製造方法。  The plurality of second clad base materials have a columnar shape having a smaller diameter than the first core base material, and an outer periphery of the first core base material and the plurality of second core base materials and the first clad base material. 2. The method of manufacturing an optical component according to claim 1, wherein the optical component is inserted into a gap with the inner periphery of the material. 前記母材形成工程において、In the base material forming step,
前記複数の第２コア母材は、前記第１コア母材よりも断面が小さい形状を有し、  The plurality of second core base materials have a shape having a smaller cross section than the first core base material,
前記複数の第２クラッド母材は、前記複数の第２コア母材と同数用意されて、前記第２コア母材と前記第２クラッド母材とが前記第１コア母材の周囲に交互に配置されることを特徴とする請求項１記載の光学部品の製造方法。  The same number of the plurality of second clad base materials as the plurality of second core base materials is prepared, and the second core base material and the second clad base material are alternately arranged around the first core base material. The method of manufacturing an optical component according to claim 1, wherein the optical component is disposed. 前記母材形成工程において、In the base material forming step,
前記複数の第２コア母材は、前記第１コア母材よりも径が小さい円柱形状を有し、  The plurality of second core base materials have a cylindrical shape whose diameter is smaller than that of the first core base material,
前記複数の第２クラッド母材は、前記第２コア母材と同一形状を有することを特徴とする請求項３記載の光学部品の製造方法。  The method of manufacturing an optical component according to claim 3, wherein the plurality of second clad base materials have the same shape as the second core base material. 前記母材形成工程において、In the base material forming step,
前記複数の第２コア母材は、前記第１コア母材の直径よりも一辺の長さが小さい正方形の断面を有する四角柱形状を有し、  The plurality of second core base materials have a quadrangular prism shape having a square cross section whose one side length is smaller than the diameter of the first core base material,
前記複数の第２クラッド母材は、前記第２コア母材と同一形状を有することを特徴とする請求項３記載の光学部品の製造方法。  The method of manufacturing an optical component according to claim 3, wherein the plurality of second clad base materials have the same shape as the second core base material. 前記母材形成工程において、In the base material forming step,
前記複数の第２コア母材は、前記第１コア母材の直径よりも一辺の長さが小さい三角形の断面を有する三角柱形状を有し、  The plurality of second core base materials have a triangular prism shape having a triangular cross section whose side length is smaller than the diameter of the first core base material,
前記複数の第２クラッド母材は、前記複数の第２コア母材に対して隣接する２つの第２コア母材の間隙を埋める三角柱形状を有することを特徴とする請求項３記載の光学部品の製造方法。  The optical component according to claim 3, wherein the plurality of second clad base materials have a triangular prism shape that fills a gap between two second core base materials adjacent to the plurality of second core base materials. Manufacturing method. 前記一体成形工程で製造された前記光学部品をさらに線引きする第２の線引き工程と、A second drawing step for further drawing the optical component manufactured in the integral molding step;
線引きされた前記光学部品を複数互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで光学部品を製造する第２の一体成形工程と  A second integrated molding step of manufacturing optical components by arranging a plurality of drawn optical components in parallel with each other and integrally molding them by heating and pressing;
を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の光学部品の製造方法。The method of manufacturing an optical component according to any one of claims 1 to 6, further comprising: 前記線引き工程において形成される前記光ファイバの前記コアの断面形状は、前記凸部を等間隔に配置した形状となっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の光学部品の製造方法。The optical section according to any one of claims 1 to 7 , wherein a cross-sectional shape of the core of the optical fiber formed in the drawing step is a shape in which the convex portions are arranged at equal intervals. A manufacturing method for parts. 前記線引き工程において形成される前記光ファイバの前記コアの断面形状は、波形の外周を有する形状となっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の光学部品の製造方法。 The method of manufacturing an optical component according to any one of claims 1 to 8, wherein a cross-sectional shape of the core of the optical fiber formed in the drawing step is a shape having a corrugated outer periphery. . 前記線引き工程において形成される前記光ファイバの前記コアの断面形状は、鋸歯形の外周を有する形状となっていることを特徴とする請求項１〜８のいず れか一項記載の光学部品の製造方法。Cross-sectional shape of the core of the optical fiber to be formed in the drawing process, the optical component according to claim 1-8, whichever is one claim, characterized in that has a shape having the outer periphery of the sawtooth Manufacturing method .
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