JP4889614B2 - 光路変換部材 - Google Patents

Description

この発明は、部材本体の光接合面と平行に内蔵する光ファイバと外部の光素子等の光入出端とを光接続する光路変換部材に関し、特に、部材本体の凹所に接着剤を充填しその上を透明なカバー板で覆う構造の光路変換部材に関する。

光ファイバと例えば回路基板側の光素子とを光接続するための光路変換部材として、光ファイバと光素子との間に反射面を介在させて直角に光路変換する光路変換部材がある。この種の光路変換部材として、図４に示すように、光路変換部材本体１の光接合面１ａに凹所２形成し、この凹所２に複数の位置決め溝３を設け、その前方に４５°傾斜の反射面５を形成し、前記凹所２の各位置決め溝３にそれぞれ光ファイバ４をその先端が前記反射面５に臨むように収容し、凹所２における、位置決め溝３の部分、及び光ファイバ４の先端と反射面５との間の空間としての凹所６に透明な接着剤７を充填し、その上から透明なガラスのカバー板８を押し付けて接着固定した構造の光路変換部材９がある（特許文献１）。カバー板８は、光ファイバ４を位置決め溝３に押し付けて接着固定するとともに、反射面５近傍の接着剤７を覆って、その透明な接着剤層を光路として安定させるようにする。図５は上記光路変換部材１を、光素子３２を搭載した回路基板３５に設置する態様で示したもので、図４を上下反転させた要部拡大図である。

接着剤７を充填しその上からカバー板８を押し付けた時、凹所２、６とカバー板８との間に充填された接着剤７が硬化する際に、接着剤自身の収縮により応力が生じ、硬化した接着剤７がカバー板８や光路変換部材本体１の凹面から剥離したり、接着剤７中に気泡が発生したりする場合があり、光ファイバ４の先端と光入出端との間の挿入損失が増大することになる。そこで、この光路変換部材９では、光ファイバ４の先端の前方で、かつ、反射面５より光路変換部材本体長手方向の前方位置に接着剤溜め部１０を形成されている。この接着剤溜め部１０は、凹所６に連通されているので、凹所６内の接着剤が収縮した時に、接着剤溜め部１０内の接着剤を凹所６側に補充することができ、接着剤７がカバー板８や光路変換部材本体１の凹面から剥離したり、接着剤７中に気泡が生じたりすることを防ぐ。
特願２００５−１７２９９０

しかし、上記の光路変換部材９では、凹所６と接着剤溜め部１０との連通が不十分であり、接着剤の剥離（接着剤７がカバー板８や光路変換部材本体１の凹面から剥離）や気泡発生（接着剤７中に気泡が発生）を防ぐ作用が充分でない場合も考えられる。
また、光ファイバを接着固定する必要があるために凹所２、６は広くなり、このために充填される接着剤７の量も多く、それに伴って接着剤自身の収縮の影響が大きく、その点でも接着剤の剥離や気泡発生を防ぐ作用が充分でないことも考えられる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、反射面のある凹所に接着剤を充填しその上を透明なカバー板で覆う構造の光路変換部材において、接着剤の剥離や気泡発生を防止する作用が良好に得られる光路変換部材を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、光路変換部材本体の光接合面上に形成された第１の凹所及びこの第１の凹所内に含まれるさらに深い第２の凹所と、前記光路変換部材本体の片側に入口が形成され前記第２の凹所に出口が形成された光ファイバ挿入穴と、前記第２の凹所において前記出口に向かい合う反射面と、少なくとも前記第２の凹所を覆う透明なカバー板とを有し、
前記光路変換部材本体に取り付けられる光ファイバの光軸方向を、前記反射面により外部の光入出端に向けて変換する光路変換部材であって、
前記カバー板は第１の凹所に充填した透明な接着剤により固定され、前記カバー板の左端が前記出口の近傍に位置し、前記カバー板の右端が前記入口とは反対の側に位置するとともに、前記第１の凹所は、前記カバー板の左端から前記入口側にかけての部分が前記第２凹所と連通する接着剤溜め部となり、前記出口と前記カバー板の左端との間には開口部が形成されており、
前記カバー板の左端には、前記第１の凹所の底面と向かい合う面の角部に面取り部が形成されており、これにより、前記第１の凹所と前記第２の凹所を連絡する接着剤の通路の断面が、前記第２の凹所から前記第１の凹所２３に向けて大きくなっているとともに、前記開口部から、前記第２の凹所に突出する前記光ファイバを観察できることを特徴とする。

請求項２は、請求項１の光路変換部材において、前記カバー板の左端と前記出口の位置が同じであることを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２の光路変換部材において、前記第１の凹所における第２の凹所を除く部分が均等な深さであることを特徴とする。

本発明の光路変換部材では、光接合面に形成された凹所が、第１の凹所および第１の凹所よりも深い第２の凹所よりなり、第２の凹所の壁に開口する光ファイバ挿入穴の出口が形成される位置から光ファイバ挿入穴の入口側の部分にかけての第１の凹所が、第２の凹所に連通する接着剤溜め部として機能する部分となり、この接着剤溜め部が、光ファイバの先端と反射面との間の空間となっている第２の凹所に連通されている。
そして、光ファイバ挿入穴の出口とカバー板の左端との間には開口部が形成されている。
この開口部から、接着剤溜め部に接着剤を充填する前では、外部から第２の凹所の光ファイバを観察できる。
第２の凹所と接続剤溜め部との間には、従来のようにカバー板の面と第１の凹所の底面が向かい合った狭いチャンネル（通路）がないから、この通路内の接着剤の存在が、第２の凹所内の接着剤内部で収縮時に発生した内部応力の開放（解放）を妨げたり、気泡（マイクロボイド）の解消を阻害したりすることがなくなる。
つまり、接着剤溜め部内の接着剤が第２の凹所側に移動できて、しかも接着剤中に発生した気泡を逃がすことができる程度に十分な幅の隙間を確保できる。
したがって、カバー板や光路変換部材本体の凹面からの接着剤が剥離したり接着剤中に気泡が発生することを防ぐ作用が向上する。

特に、カバー板の左端において、第１の凹所の底面に対向する面側の端部に面取り部を形成したものでは、第２の凹所と接着剤溜り部との間の連通路（開口部幅）をさらに広くすることができるから、上記の作用効果をさらに向上させることができる。

以下、本発明を実施した光路変換部材について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例の光路変換部材２１の斜視図、図２（ａ）は図１の光路変換部材２１の拡大平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
また、図３は上記光路変換部材２１を回路基板（光電気複合基板）３５に設置する態様で示したもので、図２（ｂ）を上下反転させた要部拡大図である。

この光路変換部材２１は、図１に示すように概ね直方体状の光路変換部材本体２２の光接合面２２ａに第１の凹所（窪み）２３を有する。
第１の凹所の一部は第１の凹所よりも深い第２の凹所２４となっており、第１の凹所２３の一部の領域と第２の凹所２４の全ての領域は透明なカバー板２８で覆われている。
光路変換部材本体２２の片側に形成された幅広で矩形の溝部２２ｂは光ファイバ２７を変換光路変換部材本体２２に取り付ける部分であり、溝部２２ｂから第１の凹所２３迄の間の中間部（樹脂の充実部）２２ｃには複数の光ファイバ挿入穴２５が光接合面２２ａと平行に横並び一列で貫通している。
溝部２２ｂの縁には、これら光ファイバ挿入穴２５の一端２５ｂが開口し、第２の凹所２４の壁部には、光ファイバ挿入穴２５の他端２５ａが開口している。
以下、光ファイバ挿入穴２５の一端２５ｂを入口２５ｂ、光ファイバ挿入穴２５の他端２５ａを出口２５ａとする。
第２の凹所２４を概ね覆っているカバー板２８はガラスあるいはプラスチック製である。
カバー板２８の左側の端部（紙面左側の端部）と第１の凹所２３との間には第２の凹所２４内に突設する光ファイバ２７の一部を臨むことができる開口部（隙間）２４cが形成されている。
この開口部から光ファイバを観察することができる。

図２（ａ）は光路変換部材本体２２の平面図である。
以下、紙面上下方向を縦とし、紙面左右方向の幅を横とする。
複数の光ファイバ２７は出口２５ａから同じ長さで第２の凹所２４内に突出し、カバー板２８で覆われている。
第２の凹所２４内に突出する光ファイバ２７の先端側は被覆が除去されて光ファイバ裸線（裸光ファイバ）となっている。
２６は傾斜面（反射面）であり、第２の凹所２４内に突出する複数の光ファイバ２７の先端は反射面２６と等間隔で向かいあっている。

図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
第２の凹所２４は第１の凹所２３の中央近傍に位置している。
第２の凹所２４は第１の凹所２３の底面２３ａが厚み方向（紙面上下方向、凹所の深さ方向）に向かって窪んだものである。
第１の凹所２４の底面２３ａは、第２の凹所２４が形成された部分を除いた領域を除いて光接合面２２ａと平行な平坦面となっている。つまり、第２の凹所２３の両側の底面２３ａは同じ深さとなっている。
傾斜面（反射面）２６は、光ファイバ挿入穴の延在方向（長手方向、図２で左右方向）に対して例えば４５°の角度を持ち、図２（ａ）の平面視では縦長の矩形である。
傾斜面２６の縦方向は光ファイバ２７の先端を結んだ線分の方向と同じである。
出口２５ａが開口する第２の凹所２３の壁面の延在方向と、カバー板２８の左端２８ａの延在方向は、傾斜面２６の縦方向と同じになっている。

次に矩形のカバー板２８と第１の凹所２３の関係について説明する。
カバー板２８の縦幅は第１の凹所２３の縦幅とほぼ同じとなっているが、カバー板２８の横幅は第１の凹所２３の横幅よりも狭くなっている。
カバー板２８の横幅は、第１の凹所２３の右側の縦辺から第２の凹所２４の出口２５ａが形成されている壁位置まで程度である。
したがって、カバ−板２８を第１の凹所２３に嵌め込んで紙面右方向に寄せると、第１の凹所２３の左側はカバー板２８に覆われない部分となる。
つまり、カバー板２８の右側の縦辺は第１の凹所２３の縦辺と一致することにより第２の凹所２４を含んだ右側の領域はカバー板２８で覆われるが、第１の凹所のカバー板２８の左端２８ａから左側の部分は露出する。
カバー板２８は透明な接着剤３１により第１の凹所２３内に固定され、左端２８ａは第２の凹所２４の出口２５ａ近傍に位置している。
第１の凹所２３において、入口２５ｂ側に形成された露出部分は第２の凹所２４に連通する接着剤溜め部として機能する部分３３（以下この部分３３を接着剤溜め部３３と呼ぶ）となる。
第１の凹所２３の右側にはカバー板２８で覆われていない第１の凹所の延長部２３ｂを有する。この部分は、カバー板２８と第１凹所２３を接着する際に余った接着剤を流れ込しこむための凹所であり、第２の凹所２４とは離隔しているため、光路に与える影響は殆ど無い。

図３に基づきカバー板２８と各凹所２３、２４との位置関係について更に詳しく説明する。
左端２８ａと出口２５ａは、光接合面２２ａに対して垂直方向（紙面上下方向）であるＢ−Ｂ線上に位置する。つまり、光路変換部材本体２２をＢ−Ｂ線に沿って真っ直ぐに見た場合には、光ファイバ２７はカバー板２８の下に隠れてしまい観察することができない。
カバー板２８は均一な厚みの矩形板であり、左端２８ａの光路変換部材本体２２の底面と向かい合う端部は傾斜面（テーパ面）あるいはＲ面よりなる面取り部２８ｃとなっている。
面取り部２８cは、左端２８ａから右端２８ｂに向かって形成されている。
面取り部２８cにより、第２の凹所２４と第１の凹所２３との間を連通する開口部が大きくなり、第２の凹所２４の内部が外から見えるようになる。
第２の凹所２４に光ファイバ２７の先端が突出していれば、外部から光ファイバ２７の一部を見ることができるようになる。
左端２８ａと出口２５ａがＢ−Ｂ線上に位置するために、直上からは第２の凹所２４の内部が見えない場合でも、テーパに沿った斜め方向（図３、紙面左下から右上方向）から観察すれば、第２の凹所２４の内部を観察することができるようになる。
換言すれば、開口部の開口方向が、面取り部２８cの面取り方向に沿った斜め方向となっている。面取り部２８cがＲ面の場合には面取り方向とは概ね円の接線方向ということができる。
さらに、カバー板２８の厚みが薄くなる方向ということもできる。
面取り部２８cが形成されていることにより、カバー板２８の左端２８ａと出口２５ａは必ずしもＢ−Ｂ線上に正確に位置する必要は無い。すなわち、左端２８ａの位置がＢ−Ｂ線上よりも多少左側に変位していても、斜め方向から第２の凹所２４内を観察することができ、十分な大きさの開口部を確保できるからである。
また、面取り部２８cの部分について別の表現をすると、第１の凹所２３と第２の凹所２４を連絡する樹脂の通路の断面が、第２の凹所２４から第１の凹所２３に向けて大きくなっているということができる。つまり、従来のように、カバー板２８と第１の凹所２３の底面が対向していると対向面間の隙間の幅は変わらないが、本発明では面取り部２８cにより隙間（通路の断面）の幅が次第に拡がっているのである。
したがって、面取り部２８cの断面はテーパやＲ面には限定されず、カバー板２８の第１の凹所２３側の厚みが第２の凹所２４側の厚みよりも大きくなっていれば良いのだから各種変形例が存在する。
例えば、左端２８ａ側の厚みを他の部分よりも薄くした幅広板状として、階段状の断面とすることもできる。

上記の光路変換部材２１において、光ファイバ２７の先端から光接合面２２ａと平行な方向に出射した光は反射面２６で図３で下向き直角に反射し、透明なカバー板２８を透過して、回路基板３５上の光素子３２に入射する。
あるいは、回路基板３５上の光素子３２から出射した光は、カバー板２８を透過して反射面２６で光接合面２２ａと平行な方向に反射し、光ファイバ２７の先端に入射する。上記の光路変換に際して、光は透明な接着剤３１を透過する。
こうして、光ファイバ２７と光素子（光入出端）３２との間の光接続が行われる。

仮に、カバー板２８の左端２８ａがＢ−Ｂ線を大きく越えて延出する程度に横幅が長い場合、カバー板２８の平坦面２８ａと第１の凹所２３の平坦面（底面）とが向かい合うようになる。
これら平端面間の隙間が非常に狭いために、第２の凹所２４と接着剤溜め部３３との間の通路が非常に狭くなる。
この隙間には接着剤３１が充填されるから、第２の凹所２４と接続剤溜め部３３を連絡するチャンネル（通路）が狭くなってしまい、第２の凹所は外部から遮断されてほぼ密閉状態になる。
第２の凹所２４内に充填されている接着剤３１が硬化収縮すると、第２の凹所２４が外部と殆ど連通していないことにより、接着剤３１の収縮応力を緩和（解放）できなくなり接着剤３１がカバー板２８や光路変換部材本体２２の凹面から剥がれたり、接着剤３１中に気泡を閉じこめてしまう恐れがある。
しかし、この光路変換部材２１では、第２の凹所２４に連通する接着剤溜め部３３（接着剤溜め部として機能する部分）が形成され、接着剤溜め部３３が、光ファイバ２７の先端と反射面２６との間の空間となっている第２の凹所２４に充填された接着剤の硬化時の体積変化を補償するための外部空間との開放的な通路が確保されている。
したがって、第２の凹所２４内の接着剤３１が収縮した時に、接着剤溜め部３３内の接着剤３１を第２の凹所２４側に補充することができ、接着剤３１がカバー板２８や光路変換部材本体２２の凹面から剥離したり、接着剤３１中に気泡が生じたりすることを防ぐことができる。

また、カバー板２８の平面形状は左端２８ａが光ファイバ挿入穴の出口２５ａ位置の近傍に位置し、右端２８ｂが反射面位置より離れて位置する平面形状であるから、第２の凹所２４と接着剤溜り部３３との間の連通路３６を充分広く取ることが容易である。
また、この実施例では、カバー板２８の左端が部分的に面取りされているので、第２の凹所２４と接着剤溜り部３３との間の連通路３６が充分広くなっており、接着剤のカバー板や光路変換部材本体の凹面からの剥離や気泡発生を防ぐ作用が充分高い。
なお、図示例の面取り部２８ｃは断面が斜めであるが、丸みを持つ湾曲したもの等の各種変形例であっても良い。

なお、再度説明するが、図示例ではカバー板２８の左端２８ａが光ファイバ挿入穴出口２５ａ位置とほぼ一致しているが、必ずしも一致することは要求されず、その近傍であればよい。実施例のようにカバー板２８の左２８ａに面取り２８ｃをしたものでは、左端２８ａを光ファイバ挿入穴出口２５ａの位置より図３で左方に寄せても、第２の凹所２４への広い連通路３６を確保できる。面取りしない場合は左端２８ａは光ファイバ挿入穴出口２５ａの位置より図３で光通路に影響を与えない程度に若干右方に寄せなければ、第２の凹所２４への広い連通路を確保できない。
また、実施例の光路変換部材本体２２は概ね直方体状であるが、平坦な光接合面２２ａを有するものであれば、他の面の形状は特に限定されない。
また、特に図示はしないが、光路変換部材本体２２には、回路基板側の光素子（光入出端）と位置決めするために公知の適宜構造を形成することができる。
この場合、回路基板側には光路変換部材本体側の位置決め構造と適合するための構造を有している。

本発明の一実施例の光路変換部材の斜視図である。 図１の光路変換部材を拡大して示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 上記光路変換部材を回路基板に設置する態様で示したもので、図２（ｂ）を上下反転させた要部拡大図である。 従来の光路変換部材の断面図である。 図４の光路変換部材を回路基板に設置する態様で示したもので、図４を上下反転させた要部拡大図である。

符号の説明

２１ 光路変換部材
２２ 光路変換部材本体
２２ａ 光接合面
２３ 第１の凹所
２４ 第２の凹所
２５ 光ファイバ挿入穴
２５ａ 光ファイバ挿入穴出口
２５ｂ 光ファイバ挿入穴入口
２６ 反射面
２７ 光ファイバ
２８ カバー板
２８ａ （カバー板の）左端
２８ｂ （カバー板の）右端
２８ｃ 面取り部
３１ 接着剤
３２ 光素子（光入出端）
３３ 接着剤溜め部（第１の凹所における接着剤溜め部として機能する部分）
３５ 回路基板
３６ 第２の凹所と接着剤溜め部との間の連通路

Claims (3)

1. 光路変換部材本体の光接合面上に形成された第１の凹所及びこの第１の凹所内に含まれるさらに深い第２の凹所と、前記光路変換部材本体の片側に入口が形成され前記第２の凹所に出口が形成された光ファイバ挿入穴と、前記第２の凹所において前記出口に向かい合う反射面と、少なくとも前記第２の凹所を覆う透明なカバー板とを有し、
   前記光路変換部材本体に取り付けられる光ファイバの光軸方向を、前記反射面により外部の光入出端に向けて変換する光路変換部材であって、
   前記カバー板は第１の凹所に充填した透明な接着剤により固定され、前記カバー板の左端が前記出口の近傍に位置し、前記カバー板の右端が前記入口とは反対の側に位置するとともに、前記第１の凹所は、前記カバー板の左端から前記入口側にかけての部分が前記第２凹所と連通する接着剤溜め部となり、前記出口と前記カバー板の左端との間には開口部が形成されており、
   前記カバー板の左端には、前記第１の凹所の底面と向かい合う面の角部に面取り部が形成されており、これにより、前記第１の凹所と前記第２の凹所を連絡する接着剤の通路の断面が、前記第２の凹所から前記第１の凹所２３に向けて大きくなっているとともに、前記開口部から、前記第２の凹所に突出する前記光ファイバを観察できることを特徴とする光路変換部材。
2. 前記カバー板の左端と前記出口の位置が同じであることを特徴とする請求項１に記載の光路変換部材。
3. 前記第１の凹所における第２の凹所を除く部分が均等な深さであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光路変換部材。

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