KR20140002510A

KR20140002510A - 광파이버형 광전 스위치의 헤드

Info

Publication number: KR20140002510A
Application number: KR1020130072927A
Authority: KR
Inventors: 야스요시 사와다; 아츠시 테라무라; 마사후미 이지리
Original assignee: 오므론 가부시키가이샤
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2014-01-08
Also published as: TWI497138B; US20140003773A1; US9207409B2; KR20150094574A; JP6018437B2; TW201407217A; EP2680050A1; CN103513339B; KR101703435B1; JP2014010262A; CN103513339A

Abstract

[과제]
간편한 구성으로, 고정밀도로 광파이버를 케이스체에 대해 위치 결정하여 고정할 수 있음과 함께, 광파이버에 대한 케이스체의 충분한 지지력을 확보할 수 있고, 나아가서는 염가로 또한 용이하게 제조할 수 있는 광파이버 헤드를 제공한다.
[해결 수단]
광파이버 헤드(1A)는, 광파이버(10)와, 렌즈(30)와, 이들을 수용 지지하는 케이스체(20)를 구비한다. 케이스체(20)는, 둘레방향에서 실질적으로 균등하게 축경하도록 그 축방향에 따른 일부가 소성 변형됨으로써 그 내부에 수용된 광파이버(10)를 지지하는 코킹부(22)를 가지며, 코킹부(22)에 의해 지지된 부분의 광파이버(10)는, 심선을 피복하는 피복재(13)를 갖는다. 코킹부(22)는, 케이스체(20)의 축방향에 따라 광파이버(10)의 선단면(10a)이 위치하는 부분부터 거리를 갖고서 케이스체(20)의 후단측의 위치에 마련된다.

Description

광파이버형 광전 스위치의 헤드{HEAD OF OPTICAL FIBER TYPE PHOTOELECTRIC SWITCH}

본 발명은, 광파이버의 선단부와 광학 소자가 케이스체에 의해 지지되어 이루어지는 광파이버 헤드에 관한 것으로, 특히, 광파이버형 광전(光電) 스위치의 헤드로서 알맞게 이용이 가능한 광파이버 헤드에 관한 것이다.

광파이버 헤드는, 광파이버의 선단면부터 출사되는 광이나 광파이버의 선단면에 입사되는 광을 광학 소자에 의해 적절하게 광선(光線) 제어하는 것이고, 광파이버의 선단부와 광학 소자를 케이스체에 지지시킴에 의해, 광파이버의 선단면(先端面)과 광학 소자의 후단면이 대향 배치되도록 구성된 것이다. 여기서, 광학 소자로서는, 일반적으로 렌즈, 미러, 편광 필터, 애퍼처 등이 이용된다.

광파이버 헤드에서는, 광파이버의 광축과 광학 소자의 광학 중심이 합치하게 되도록, 이들 광파이버와 광학 소자가 고정밀도로 위치 결정되어 케이스체에 고정되어 있을 것이 필요하다. 당해 위치 결정이 불충분한 경우에는, 소망하는 광학 특성을 얻을 수가 없게 되어 버리고, 결과로서 수율이 저하되어 버리게 된다.

그 때문에, 종래에서는, 광파이버가 고정밀도로 케이스체에 고정되게 되도록, 광파이버의 케이스체에의 고정에 접착제나 코킹 링이 이용되는 것이 일반적이었다. 예를 들면, 특허 문헌 1(일본 특개평6-160668호 공보)에는, 광파이버의 케이스체에의 고정에 접착제가 이용된 광파이버 헤드가 개시되어 있고, 특허 문헌 2(일본 실개소62-10343호 공보)에는, 광파이버의 케이스체에의 고정에 코킹 링이 이용된 광파이버 헤드가 개시되어 있다.

여기서, 접착제를 이용하여 광파이버를 케이스체에 고정하는 경우에는, 상기 특허 문헌 1에 개시되는 바와 같이, 광파이버의 선단부에서 코어 및 클래드로 이루어지는 심선(芯線)이 노출된 상태가 되고, 당해 심선이 접착제를 이용하여 케이스체에 고정되는 것이 일반적이다.

한편, 코킹 링을 이용하여 광파이버를 케이스체에 고정하는 경우에는, 상기 특허 문헌 2에 개시되는 바와 같이, 광파이버의 선단부에서 심선이 피복재에 의해 덮여진 상태 그대로가 되고, 코킹 링을 이용하여 당해 피복재마다 광파이버가 케이스체에 고정되는 것이 일반적이다.

일본 특개평6-160668호 공보 일본 실개소62-10343호 공보

그러나, 광파이버의 케이스체에의 고정에 접착제를 이용한 경우에는, 심선을 노출시키는 작업이나 접착제를 도포하여 이것을 경화시키는 작업이 필요해지기 때문에, 조립 작업이 번잡하게 되어 제조 비용이 증대하여 버리는 문제가 있다. 또한, 광파이버에 대한 케이스체의 충분한 지지력을 확보하기 위해서는, 접착제의 도포량이나 경화 조건 등을 엄밀하게 관리할 필요가 생기고, 이 점도 제조 비용이 증대하여 버리는 원인으로 되어 있다.

한편, 광파이버의 케이스체에의 고정에 코킹 링을 이용한 경우에는, 심선을 노출시키는 작업이 불필요하게 되기 때문에 조립 작업이 비교적 용이화하는 것이지만, 부품 개수가 증가하여 버리게 되어, 역시 제조 비용이 증대하여 버리는 문제가 있다. 또한, 광파이버에 대한 케이스체의 충분한 지지력을 확보하기 위해서는, 코킹 링을 포함하는 각종 부품의 치수 정밀도를 엄밀하게 관리할 것이 필요해지고, 이 점도 제조 비용이 증대하여 버리는 원인으로 되어 있다.

따라서 본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이고, 간편한 구성으로, 고정밀도로 광파이버를 케이스체에 대해 위치 결정하여 고정할 수 있음과 함께, 광파이버에 대한 케이스체의 충분한 지지력을 확보할 수 있고, 나아가서는 염가로 또한 용이하게 제조할 수 있는 광파이버 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의거한 광파이버 헤드는, 광이 출사 및/또는 입사하는 선단면을 축방향의 선단부에 갖는 광파이버와, 축방향에 따른 전단(前端) 및 후단을 가지며, 상기 광파이버의 상기 선단부를 수용함과 함께 상기 후단부터 상기 광파이버가 인출되어 이루어지는 개략 통형상의 케이스체와, 상기 광파이버의 상기 선단면에 그 후단면이 대향하도록 배치된 광학 소자를 구비하고 있다. 상기 케이스체는, 둘레방향에서 실질적으로 균등하게 축경(縮徑)하도록 당해 케이스체의 축방향에 따른 일부가 소성(塑性) 변형됨으로써 그 내부에 수용된 상기 광파이버를 지지하는 코킹부를 갖고 있다. 상기 코킹부에 의해 지지된 부분의 상기 광파이버는, 코어 및 클래드를 포함하는 심선과, 당해 심선을 피복하는 피복재를 갖고 있다. 상기 코킹부는, 상기 케이스체의 축방향에 따라 상기 광파이버의 상기 선단면이 위치하는 부분부터 거리를 갖고서 상기 케이스체의 상기 후단측의 위치에 마련되어 있다.

상기 본 발명에 의거한 광파이버 헤드에서는, 상기 광파이버의 상기 선단면이, 상기 광학 소자의 상기 후단면에 당접(當接)하여 있는 것이 바람직하다.

상기 본 발명에 의거한 광파이버 헤드에서는, 상기 코킹부가 위치하는 부분의 상기 케이스체의 내주면에, 요철 형상이 부여되어 있는 것이 바람직하다.

상기 본 발명에 의거한 광파이버 헤드에서는, 상기 코킹부의 외형이, 정다각주형상(正多角柱狀) 또는 원주형상(圓柱狀)인 것이 바람직하다.

상기 본 발명에 의거한 광파이버 헤드에서는, 상기 광학 소자가, 상기 케이스체의 상기 전단 가까이의 위치에서 상기 케이스체에 압입된 렌즈로 구성되어 있어도 좋다.

상기 본 발명에 의거한 광파이버 헤드에서는, 상기 렌즈의 외주면이, 압입할 때의 찌그러뜨림 여유가 되는 미소 요철을 갖고 있는 것이 바람직하다.

상기 본 발명에 의거한 광파이버 헤드에서는, 상기 렌즈가, 상기 케이스체의 상기 전단측에 위치하는 원주부와, 상기 원주부보다도 상기 케이스체의 상기 후단측에 위치하는 원추대부(圓錐臺部)를 갖고 있는 것이 바람직하고, 그 경우에, 상기 원추대부가, 상기 케이스체의 상기 후단측을 향함에 따라 축경한 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다.

상기 본 발명에 의거한 광파이버 헤드에서는, 상기 렌즈가, 사출성형품으로 구성되어 있어도 좋고, 그 경우에는, 상기 렌즈의 상기 후단면 가까이의 부분에, 사출성형시에 생기는 게이트 흔적이 위치하고 있는 것이 바람직하다.

상기 본 발명에 의거한 광파이버 헤드에서는, 상기 광학 소자가, 상기 케이스체의 상기 전단 가까이의 위치에서 상기 케이스체에 고정된 미러 또는 편광 필터로 구성되어 있어도 좋다.

상기 본 발명에 의거한 광파이버 헤드에서는, 상기 광학 소자가, 상기 케이스체의 상기 전단에 마련된 조임부에 의해 구성된 애퍼처라도 좋다.

본 발명에 의하면, 간편한 구성으로, 고정밀도로 광파이버를 케이스체에 대해 위치 결정하여 고정할 수 있음과 함께, 광파이버에 대한 케이스체의 충분한 지지력을 확보할 수가 있고, 나아가서는 염가로 또한 용이하게 제조할 수 있는 광파이버 헤드로 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 광파이버 헤드의 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 광파이버 헤드의 단면도.
도 3은 도 1에 도시하는 광파이버 헤드의 도 2중에 도시하는 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도.
도 4는 도 1에 도시하는 광파이버 헤드에서의 광로의 한 예를 도시하는 개략도 및 세부의 구조를 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 광파이버 헤드의 조립 순서를 도시하는 개략도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 광파이버 헤드의 조립 순서를 도시하는 개략도.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 광파이버 헤드의 조립 순서를 도시하는 개략도.
도 8은 제1 변형례에 관한 광파이버 헤드의 단면도.
도 9는 제2 변형례에 관한 광파이버 헤드의 단면도.
도 10은 제3 변형례에 관한 광파이버 헤드의 단면도.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 2에서의 광파이버 헤드의 단면도.
도 12는 본 발명의 실시의 형태 3에서의 광파이버 헤드의 단면도.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 이하에 도시하는 실시의 형태에서는, 동일한 또는 공통되는 부분에 관해 도면중 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 반복하지 않는다.

(실시의 형태 1)

도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에서의 광파이버 헤드의 사시도이고, 도 2는, 도 1에 도시하는 광파이버 헤드의 단면도이다. 또한, 도 3은, 도 1에 도시하는 광파이버 헤드의 도 2중에 도시하는 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이다. 우선, 이들 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)의 구성에 관해 설명한다. 또한, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)는, 광파이버형 광전 스위치의 헤드로서 구성된 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)는, 광파이버(10)와, 케이스체(20)와, 광학 소자로서의 렌즈(30)를 구비하고 있다.

광파이버(10)는, 코어(11) 및 클래드(12)를 포함하는 심선과, 심선을 피복하는 피복재(13)를 갖는 장척(長尺)형상의 부재로 이루어진다. 코어(11) 및 클래드(12)는, 모두 광투과성의 부재로 구성되어 있고, 피복재(13)는, 차광성의 부재로 구성되어 있다.

광파이버(10)로서는, POF(Plastic Optical Fiber) 또는 GOF(Glass Optical Fiber)의 어느 하나를 이용할 수 있고, 보다 알맞게는, POF를 이용할 수 있다. 코어(11) 및 클래드(12)를 구성하는 구체적인 재질로서는, POF인 경우에는, 아크릴계 수지 또는 불소계 수지 등으로 대표되는 수지 재료를 이용할 수 있고, GOF인 경우에는, 유리 재료 전반이 이용할 수 있다. 또한, 피복재(13)로서는, 예를 들면 폴리염화비닐 등으로 대표되는 수지 재료를 이용할 수 있다.

광파이버(10)는, 광이 출사 및/또는 입사하는 선단면(10a)을 그 축방향의 선단부에 갖고 있다. 광파이버(10)의 선단부에서는, 코어(11) 및 클래드(12)를 포함하는 심선이, 피복재(13)에 의해 덮여진 상태로 되어 있다.

케이스체(20)는, 중공(中空) 개략 통형상(筒狀)의 형상을 갖고 있고, 예를 들면 스테인리스강이나 철강 등의 금속제의 부재로 구성되어 있다. 본 실시의 형태에서는, 케이스체(20)가 비교적 간소한 구성으로 되어 있기 때문에, 절삭가공 등으로 대표되는 부가적인 가공을 필요로 하지 않는 주조품(鑄造品)으로 케이스체(20)가 구성 가능하게 되어 있다.

케이스체(20)는, 그 전단(도 2중에 도시하는 좌측의 단부)부터 그 후단(도 2중에 도시하는 우측의 단부)까지 달하도록 축방향에 따라 늘어나는 관통구멍을 갖고 있다. 당해 관통구멍에는, 상술한 광파이버(10)의 선단부 및 렌즈(30)가 배치되어 있고, 이에 의해 케이스체(20)의 내부에 이들 광파이버(10)의 선단부 및 렌즈(30)가 수용되어 있다.

케이스체(20)는, 전단측에 위치하는 본체부(21)와, 후단측에 위치하는 코킹부(22)를 갖고 있다. 본체부(21)는, 코킹부(22)에 비교하여 두껍게 형성되어 있고, 그 외형이 대강 원주형상으로 형성되어 있다. 코킹부(22)는, 본체부(21)에 비교하여 얇게 형성되어 있고, 그 외형이 정육각주형상으로 형성되어 있다. 또한, 본체부(21)의 외주면에는, 수나사부(21a)가 마련되어 있다. 당해 수나사부(21a)는, 광파이버 헤드(1A)를 설치할 때에 사용되는 것이다.

렌즈(30)는, 광투과성의 부재로 구성되어 있고, 예를 들면 아크릴 수지 등으로 대표되는 수지 재료를 이용한 사출성형품으로 구성되어 있다. 렌즈(30)는, 개략 원주형상의 형상을 갖고 있고, 그 전단면(30a)(도 2중에 도시하는 좌측의 단면)이 볼록형상의 렌즈면으로 구성되어 있고, 그 후단면(30b)(도 2중에 도시하는 우측의 단면)이 평면으로 구성되어 있다.

렌즈(30)는, 케이스체(20)의 전단측에 위치하는 원주부(31)와, 당해 원주부(31)보다도 케이스체(20)의 후단측에 위치하는 원추대부(32)를 갖고 있고, 당해 원추대부(32)는, 케이스체(20)의 후단측을 향함에 따라 축경(縮徑)한 형상을 갖고 있다. 또한, 렌즈(30)의 후단면(30b) 가까이에 위치하는 원추대부(32)의 외주면(30c)상에는, 사출성형시에 생기는 게이트 흔적(30d)이 위치하고 있다.

또한, 렌즈(30)로서는, 상술한 사출성형품으로 이루어지는 수지 렌즈 이외에도, 유리 렌즈 등의 이용이 가능하다.

상술한 바와 같이, 광파이버(10)의 선단부 및 렌즈(30)는, 모두 케이스체(20)에 마련된 관통구멍에 수용되어 있다. 보다 구체적으로는, 광파이버(10)의 선단부는, 케이스체(20)의 관통구멍의 후단측에 위치하도록 배치되어 있고, 케이스체(20)의 후단부터는, 광파이버(10)의 선단부를 제외한 부분이 외부를 향하여 인출되어 있다. 한편, 렌즈(30)는, 케이스체(20)의 관통구멍의 전단측에 위치하도록 배치되어 있다.

이에 의해, 광파이버(10)의 선단면(10a)과 렌즈(30)의 후단면(30b)은, 케이스체(20)의 내부에서 대향하여 배치되게 되고, 특히 본 실시의 형태에서는, 이들 광파이버(10)의 선단면(10a)과 렌즈(30)의 후단면(30b)이 맞닿은 상태로 되어 있다.

광파이버(10)의 선단부는, 케이스체(20)에 마련된 코킹부(22)에 의해 코킹 고정됨으로써 지지되어 있다. 코킹부(22)는, 케이스체(20)가 둘레방향에서 실질적으로 균등하게 축경하도록 케이스체(20)의 축방향에 따른 일부를 소성 변형시켰던 것이고, 당해 축경된 코킹부(22)에 의해, 케이스체(20)의 내부에 배치된 광파이버(10)가 끼워 넣어짐으로써 지지되어 있다.

보다 상세하게는, 상술한 바와 같이, 당해 코킹부(22)에 의해 지지되는 광파이버(10)의 선단부는, 코어(11) 및 클래드(12)를 포함하는 심선이 피복재(13)에 의해 덮여진 상태에 있기 때문에, 당해 축경한 코킹부(22)에 의해 적당한 탄성을 갖는 피복재(13)가 가압되어 변형하게 되고, 당해 코킹부(22)가 피복재(13)의 외주면(10b)에 죄어들어감으로써 강고하게 그 고정이 행하여진다. 또한, 탄성을 갖는 피복재(13)가 코킹부(22)와 심선과의 사이에 위치함에 의해, 심선의 변형이 억제되고, 광파이버(10)의 광학 특성이 코킹 고정에 의해 열화되는 것이 방지 가능해진다.

여기서, 코킹부(22)로서는, 둘레방향에서 실질적으로 균등하게 축경시키는 것이 필요하고, 이와 같이 케이스체(20)의 일부를 둘레방향에서 실질적으로 균등하게 축경시킴에 의해, 광파이버(10)의 케이스체(20)에 대한 고정밀도의 위치 결정이 가능해지고 광파이버(10)의 광축에 어긋남이 생기는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 코킹부(22)로서는, 코킹 후에 있어서 그 외형이 정다각주형상 또는 원주형상으로 되는 것이 바람직하고, 본 실시의 형태에서는, 상술한 바와 같이 정육각주형상으로 되어 있다.

한편, 렌즈(30)는, 케이스체(20)에 압입 고정됨으로써 케이스체(20)에 의해 지지되어 있다. 당해 압입 고정은, 주로 렌즈(30)의 원주부(31)를 케이스체(20)의 관통구멍에 강한 압력으로 압입함으로써 행하여지고, 이에 의해 렌즈(30)의 외주면(30c)이 케이스체(20)의 내주면(20a)에 압접함으로써 렌즈(30)가 케이스체(20)에 의해 지지되게 된다. 당해 압입 고정을 이용함에 의해, 렌즈(30)의 케이스체(20)에 대한 고정밀도의 위치 결정이 가능해지고, 렌즈(30)의 광학 중심에 어긋남이 생기는 것이 방지 가능해진다.

여기서, 렌즈(30)의 외주면(30c)에는, 미소 요철이 마련되어 있다(도 4(B) 및 도 4(C) 참조). 이와 같이 렌즈(30)의 외주면(30c)에 미소 요철을 마련하도록 하면, 당해 미소 요철중의 볼록부가, 압입할 때의 찌그러뜨림 여유로서 기능하게 되어, 보다 스무스하게 또한 강고하게 렌즈(30)를 케이스체(20)에 대해 압입 고정하는 것이 가능해진다.

따라서 상기 구성을 채용함에 의해, 광파이버(10) 및 렌즈(30)가 모두 케이스체(20)에 대해 위치 결정된 상태로 고정할 수 있게 되기 때문에, 이들 광파이버(10)의 광축과 렌즈(30)의 광학 중심을 용이하게 일치시키는 것이 가능해지고, 소망하는 광학 특성을 얻을 수 있는 광파이버 헤드로 할 수 있다.

여기서, 도 2에 도시하는 바와 같이, 코킹부(22)는, 케이스체(20)의 축방향에 따라 광파이버(10)의 선단면(10a)이 위치하는 부분부터 거리를 갖고서 케이스체(20)의 후단측의 위치에 마련되어 있다. 이와 같이 구성함에 의해, 코킹부(22)를 이용하여 광파이버(10)를 코킹 고정함으로써 생기는 광파이버(10)의 케이스체(20)의 축방향에 따른 신장(伸長)의 영향이, 광파이버(10)의 선단면(10a)에까지 닿는 것을 완화할 수 있게 되고, 광파이버(10)의 선단면(10a)의 위치 결정이 보다 고정밀도로 행할 수 있게 된다.

또한, 당해 구성을 채용하면서 상술한 바와 같이 광파이버(10)의 선단면(10a)과 렌즈(30)의 후단면(30b)이 맞닿도록 구성하면, 광파이버(10)의 케이스체(20)의 축방향에 따른 신장에 의해 광파이버(10)의 선단면(10a)이 렌즈(30)의 후단면(30b)에 꽉 눌려지는 것으로도 되기 때문에, 그 광축의 어긋남이 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다.

도 4(A)는, 도 1에 도시하는 광파이버 헤드에서의 광로의 한 예를 도시하는 개략도이고, 도 4(B) 및 도 4(C)는, 당해 광파이버 헤드의 세부의 구조를 도시하는 주요부 확대 단면도이다. 다음에, 이 도 4를 참조하여, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)에서의 광로 및 세부의 구조에 관해 설명한다. 또한, 도 4(A)에 도시하는 광로는, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)를 이용하여 광을 투광한 경우의 광로를 모식적으로 도시한 것이다.

도 4(A)에 도시하는 바와 같이, 광파이버(10)의 심선의 내부를 전파하여 온 광은, 광파이버(10)의 선단면(10a)부터 광파이버(10)의 외부를 향하여 출사된다. 광파이버(10)의 선단면(10a)부터 출사된 광은, 렌즈(30)의 후단면(30b)부터 렌즈(30)의 내부를 향하여 입사하고, 당해 렌즈(30)의 내부에서 전단면(30a)측을 향하여 전파되지고, 전단면(30a)에 도달하게 된다. 또한, 그 때, 광파이버(10)의 선단면(10a)부터 광축에 대해 비교적 큰 각도로써 출사된 광은, 주로 렌즈(30)의 원주부(31)의 외주면(30c)에서 반사되어, 각도를 바꾸어서 렌즈(30)의 전단면(30a)에 도달하게 된다.

렌즈(30)의 전단면(30a)에 도달한 광 중, 렌즈(30)의 광학 중심과 합치하도록 전파된 광 이외의 광은, 볼록형상의 렌즈면으로 된 전단면(30a)에서 굴절되어 당해 전단면(30a)부터 렌즈(30)의 외부를 향하여 출사된다. 또한, 렌즈(30)의 전단면(30a)에 도달한 광 중, 렌즈(30)의 광학 중심과 합치하도록 전파된 광은, 전단면(30a)에서 굴절되는 일 없이 그대로 투과하여, 당해 전단면(30a)부터 렌즈(30)의 외부를 향하여 출사된다.

이에 의해, 광파이버 헤드(1A)로부터 조사되는 조사광(100)은, 적당하게 집광된 상태의 광으로 된다. 따라서 당해 렌즈(30)를 마련함에 의해, 이것을 마련하지 않은 경우에 비하여, 광파이버 헤드(1A)로부터 조사되는 조사광(100)의 확산을 억제하는 것이 가능해지고, 조사 범위 내에서의 광량의 증대를 도모할 수 있다.

여기서, 도 4(B) 및 도 4(C)에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)에서는, 상술한 바와 같이, 렌즈(30)의 외주면(30c)에 미소 요철이 마련되어 있다. 당해 미소 요철은, 전술한 바와 같이 케이스체(20)에 대한 렌즈(30)의 압입할 때의 찌그러뜨림 여유로서 기능하는 것이지만, 광파이버 헤드(1A)의 광학 특성에 개선을 가져오는 것이기도 하다.

즉, 렌즈(30)의 외주면(30c)에 미소 요철을 마련하는 것으로 하면, 광파이버(10)의 선단면(10a)부터 광축에 대해 큰 각도로써 출사된 광은, 당해 미소 요철에 대해 조사되게 되기 때문에, 당해 부분에서 난반사하게 된다. 그 때문에, 특히 광축에 대해 현저하게 큰 각도로써 출사된 광은, 렌즈(30)의 내부에서 방향을 크게 바꿈으로써 반복 반사되게 되고, 그 결과 이것이 감쇠하고 렌즈(30)의 전단면(30a)에 도달하기 어렵게 된다. 따라서 광파이버 헤드(1A)로부터 조사된 조사광(100)에 미광(迷光)이 포함되는 것이 억제 가능해져서, 광파이버 헤드(1A)의 광학 특성을 개선할 수 있게 된다.

또한, 도 4(A)에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)에서는, 상술한 바와 같이, 사출성형시에 생기는 게이트 흔적(30d)이, 렌즈(30)의 후단면(30b) 가까이에 위치하는 원추대부(32)의 외주면(30c)상에 위치하고 있다. 이와 같이 구성함에 의해, 렌즈(30)의 내부에서 광이 주로 반사하게 되는, 렌즈(30)의 전단면(30a) 가까이에 위치하는 원주부(31)의 외주면(30c)을 매끈한 형상으로 하는 것이 가능해지기 때문에, 당해 게이트 흔적(30d)을 당해 부분의 외주면(30c)상에 마련한 경우에 비하여, 광량의 감소나 미광의 발생을 억제할 수 있고, 광파이버 헤드(1A)의 광학 특성의 열화를 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기에서는, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)를 이용하여 광을 투광한 경우의 효과에 관해 설명을 행하였지만, 당해 광파이버 헤드(1A)를 이용하여 광을 수광하는 것으로 한 경우에도, 마찬가지 효과를 얻을 수 있게 된다. 또한, 그 경우, 광파이버 헤드(1A)로부터 조사되는 광에 미광이 포함된 것이 억제 가능해지는 효과에 대신하고, 외란광이 광파이버(10)에 입사되는 것을 억제할 수 있다는 효과를 얻을 수 있게 된다.

도 5 내지 도 7은, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드의 조립 순서를 도시하는 개략도이다. 다음에, 이들 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)의 조립 순서에 관해 설명한다.

상술한 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)를 조립한데 즈음해서는, 우선, 도 5에 도시하는 바와 같이, 케이스체(20)에 대해 렌즈(30)가 압입된다. 그 때, 렌즈(30)는, 케이스체(20)의 전단측부터 케이스체(20)에 마련된 관통구멍에 대해 압입된다. 이에 의해, 렌즈(30)가 케이스체(20)에 대해 위치 결정되어 고정되게 된다.

여기서, 본 실시의 형태에서는, 상술한 바와 같이, 후단면(30b)측을 향함에 따라 축경한 형상을 갖는 원추대부(32)가 렌즈(30)의 후단 가까이의 위치에 마련되어 있기 때문에, 압입할 때에 스무스하게 렌즈(30)를 케이스체(20)에 대해 삽입할 수 있다.

다음에, 도 6에 도시하는 바와 같이, 렌즈(30)가 조립되어 이루어지는 케이스체(20)에 대해 광파이버(10)의 선단부가 삽입된다. 그때, 광파이버(10)의 선단부는, 케이스체(20)의 후단측부터 케이스체(20)에 마련된 관통구멍에 대해 삽입된다.

여기서, 광파이버(10)의 선단부는, 심선이 피복재(13)에 의해 덮여진 상태 그대로로 좋기 때문에, 당해 피복재(13)를 제거하고 심선을 노출시킬 필요는 없다. 또한, 광파이버(10)의 케이스체(20)에의 삽입 후의 상태에서는, 광파이버(10)의 선단면(10a)이, 앞서 케이스체(20)에 조립된 렌즈(30)의 후단면(30b)에 맞닿은 상태가 되는 것이 바람직하다.

다음에, 도 7(A) 및 도 7(B)에 도시하는 바와 같이, 코킹 고정 후에 있어서 코킹부(22)가 되는 케이스체(20)의 코킹부 형성 예정 영역(22')에, 코킹구(具)(50A, 50B)를 이용하여 코킹 가공이 행하여진다.

여기서, 코킹구(50A, 50B)로서는, 예를 들면 조합시킴으로써 정육각주형상의 공간이 내부에 형성되게 되는 반할형상(半割狀)의 것이 이용된다. 그리고, 상기 코킹 가공에 즈음해서는, 이들 코킹구(50A, 50B)가 케이스체(20)의 코킹부 형성 예정 영역(22')을 끼워 넣도록 배치되고, 그 후, 이들 코킹구(50A, 50B)가 서로 접근하도록 이동됨으로써 상기 코킹 가공이 실시된다.

이에 의해, 코킹부 형성 예정 영역(22')이 둘레방향에서 실질적으로 균등하게 축경하도록 소성 변형하게 되고, 그 외형이 육각주형상으로 변화하고, 이에 의해 코킹부(22)가 케이스체(20)의 후단측의 위치에 형성되게 된다. 이에 수반하여, 광파이버(10)의 선단부가 케이스체(20)에 대해 위치 결정되고 고정되게 된다.

이상에 의해, 상술한 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)의 조립이 완료된다. 또한, 상기에서는, 광파이버(10)의 선단부의 케이스체(20)에 대한 코킹 고정에 앞서서, 렌즈(30)의 케이스체(20)에 대한 압입 고정이 행하여지도록 한 경우의 조립 순서를 예시하였지만, 우선 광파이버(10)의 선단부의 케이스체(20)에 대한 코킹 고정이 행하여진 후에, 렌즈(30)의 케이스체(20)에 대한 압입 고정이 행하여지도록 하여도 좋다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)로 함에 의해, 간편한 구성으로, 고정밀도로 광파이버(10)를 케이스체(20)에 대해 위치 결정하여 고정할 수 있음과 함께, 광파이버(10)에 대한 케이스체(20)의 충분한 지지력을 확보할 수 있고, 나아가서는 염가로 또한 용이하게 제조할 수 있는 광파이버 헤드로 할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)로 한 경우에는, 코킹 링을 이용하여 광파이버를 케이스체에 고정하는 경우에 비하여, 광파이버의 고정을 위해 광파이버에 가하여지게 되는 체결력이 작용하는 광파이버의 축방향 길이를 길게 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 광파이버에 대한 케이스체의 충분한 지지력을 확보하면서, 광파이버에 대해 작용하는 체결력을 광파이버의 축방향에 따라 분산시키는 것이 가능해지기 때문에, 광파이버의 소정 부위에 국소적으로 상기 체결력이 집중하여 버리는 것을 회피할 수 있고, 광파이버의 파손을 미연에 방지할 수 있는 효과도 얻어진다.

또한, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)로 한 경우에는, 접착제를 이용하여 광파이버를 케이스체에 고정하는 경우에 비하여 접착제가 불필요해지기 때문에, 접착제를 사용한 경우에 그 내열성이 낮기 때문에 설치가 곤란해지는 고온 환경하에의 설치나, 접착제를 사용한 경우에 당해 접착제로부터 아웃 가스가 발생하기 때문에 그 설치가 곤란해지는 반도체 제조 현장 등의 클린 환경하에의 설치도 가능하게 되어, 그 적용 범위를 대폭적으로 확대할 수 있는 효과도 얻어진다.

도 8 내지 도 10은, 상술한 본 실시의 형태에 의거한 제1 내지 제3 변형례에 관한 광파이버 헤드의 단면도이다. 이하, 이들 도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 실시의 형태에 의거한 제1 내지 제3 변형례에 관한 광파이버 헤드(1B 내지 1D)에 관해 설명한다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 변형례에 관한 광파이버 헤드(1B)는, 상술한 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)와 비교한 경우에, 코킹부(22)가 위치하는 부분의 케이스체(20)의 내주면(20a)에 암나사부(23)가 마련됨에 의해 당해 내주면(20a)에 요철 형상이 부여되어 있는 점에서만 상위하다. 당해 암나사부(23)는, 예를 들면 주조품으로 이루어지는 케이스체(20)에 절삭가공 등의 부가적인 가공을 시행함으로써 형성할 수 있다.

이처럼 구성한 경우에는, 상술한 본 실시의 형태에서 설명한 효과에 더하여, 당해 암나사부(23)가 형성된 코킹부(22)의 내주면(20a)이 피복재(13)의 외주면(10b)에 의해 강고하게 죄어들어감에 의해 광파이버(10)에 대한 케이스체(20)의 지지력이 더욱 향상하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 코킹부(22)의 내주면(20a)에 형성되는 요철 형상으로서는, 상술한 바와 같은 암나사 형상일 필요는 없고, 고리형상(環狀) 홈 또는 고리형상 돌기가 코킹부(22)의 내주면(20a)에 단수(單數) 마련되어 있어도 좋고, 고리형상 홈 또는 고리형상 돌기가 코킹부(22)의 내주면(20a)에 복수 축방향에 따라 마련되어 있어도 좋다. 또한, 코킹부(22)의 내주면(20a)에 복수의 돌기가 점열형상(点列狀)으로 마련되어 있어도 좋다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 제2 변형례에 관한 광파이버 헤드(1C)는, 상술한 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)와 비교한 경우에, 광파이버(10)의 선단면(10a)이 렌즈(30)의 후단면(30b)에 맞닿지 않은 점에서만 상위하다. 이와 같이 구성한 경우에도, 상술한 본 실시의 형태에서 설명한 효과와 거의 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 제3 변형례에 관한 광파이버 헤드(1D)는, 상술한 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1A)와 비교한 경우에, 케이스체(20)의 본체부(21)의 후단 가까이의 부분에 코너부가 마련되고, 또한 그 후 단측의 부분에 코킹부(22)가 마련되어 있는 점에서만 상위하다. 이와 같이 구성한 경우에도, 상술한 본 실시의 형태에서 설명한 효과와 거의 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.

또한, 이상에서는, 렌즈(30)로서, 집광 렌즈를 이용한 경우를 예시하였지만, 광파이버 헤드로부터 출사되는 광을 평행광화(平行光化)한 콜리메이트 렌즈 등, 집광 렌즈 이외의 각종의 렌즈로 이것을 치환하는 것도 당연히 가능하다.

(실시의 형태 2)

도 11은, 본 발명의 실시의 형태 2에서의 광파이버 헤드의 단면도이다. 이하, 이 도 11을 참조하여, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1E)에 관해 설명한다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1E)는, 상술한 실시의 형태 1에서의 광파이버 헤드(1A)와 비교한 경우에, 광파이버(10)의 선단면(10a)에 대향 배치된 광학 소자가 미러(40)인 점에서 상위하다.

구체적으로는, 광파이버 헤드(1E)는, 전단이 폐색부(24)에 의해 폐색된 중공 개략 통형상의 케이스체(20)를 구비하고 있고, 당해 케이스체(20)의 전단 가까이의 위치에, 광파이버(10)의 선단면(10a)에 그 후단면(40c)가 대향하게 되도록, 미러(40)가 조립되어 이루어지는 것이다. 당해 미러(40)는, 입사한 광의 진행 방향을 변경하는 것이고, 케이스체(20)의 전단 가까이의 본체부(21)에는, 당해 광이 통과한 개구창(25)이 마련되어 있다.

이와 같이 구성된 광파이버 헤드(1E)에서도, 상술한 실시의 형태 1에서 설명한 효과와 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 즉, 상기 구성을 채용함에 의해, 간편한 구성으로, 고정밀도로 광파이버(10)를 케이스체(20)에 대해 위치 결정하여 고정할 수 있음과 함께, 광파이버(10)에 대한 케이스체(20)의 충분한 지지력을 확보할 수 있고, 나아가서는 염가로 또한 용이하게 제조할 수 있는 광파이버 헤드로 할 수 있다.

(실시의 형태 3)

도 12는, 본 발명의 실시의 형태 3에서의 광파이버 헤드의 단면도이다. 이하, 이 도 12를 참조하여, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1F)에 관해 설명한다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 본 실시의 형태에서의 광파이버 헤드(1F)는, 상술한 실시의 형태 1에서의 광파이버 헤드(1A)와 비교한 경우에, 광파이버(10)의 선단면(10a)에 대향 배치된 광학 소자가 애퍼처(26a)인 점에서 상위하다.

구체적으로는, 광파이버 헤드(1F)는, 전단이 조임부(26)에 의해 대강 폐색된 중공 개략 통형상의 케이스체(20)를 구비하고 있고, 광파이버(10)의 선단면(10a)이 당해 조임부(26)의 후단면(26c)에 대향하게 되도록, 광파이버(10)의 선단부가 케이스체(20)의 전단에까지 삽입되어 이루어지는 것이다. 여기서, 애퍼처(26a)는, 케이스체(20)의 조임부(26)에 마련된 개구부로 구성되어 있고, 여분의 광을 차단함으로써 빔 스폿의 형상을 정돈하여 조사 범위를 적정화하는 것이다.

이와 같이 구성된 광파이버 헤드(1F)에서도, 상술한 실시의 형태 1에서 설명한 효과와 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 즉, 상기 구성을 채용함에 의해, 간편한 구성으로, 고정밀도로 광파이버(10)를 케이스체(20)에 대해 위치 결정하여 고정할 수 있음과 함께, 광파이버(10)에 대한 케이스체(20)의 충분한 지지력을 확보할 수 있고, 나아가서는 염가로 또한 용이하게 제조할 수 있는 광파이버 헤드로 할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시의 형태 1 내지 3 및 그 변형례에서는, 광학 소자로서, 렌즈, 미러, 애퍼처를 구비한 광파이버 헤드에 본 발명을 적용한 경우를 예시하여 설명을 행하였지만, 본 발명은 이 밖에도, 광학 소자로서 편광 필터를 구비한 광파이버 헤드에도 당연히 그 적용이 가능하다.

또한, 상술한 본 발명의 실시의 형태 1 내지 3 및 그 변형례에서는, 케이스체의 외주면에 수나사부가 형성된 구성의 광파이버 헤드에 본 발명을 적용한 경우를 예시하여 설명을 행하였지만, 당해 수나사부는 필수의 것은 아니고, 수나사부가 마련되지 않은 광파이버 헤드에 본 발명을 적용하는 것 당연히 가능하다.

또한, 상술한 본 발명의 실시의 형태 1 내지 3 및 그 변형례에서는, 케이스체로서, 그 내부에 형성된 관통구멍이 원주형상의 공간이 되도록 구성된 것을 예시하였지만, 당해 관통구멍의 형상은 이것으로 한정되는 것이 아니고, 내부에 수용되는 광파이버의 선단부 및 광학 소자의 형상에 맞추어서 국소적으로 관통구멍이 축경하거나 확경(擴徑)하거나 한 형상으로 되어 있어도 좋다.

나아가서는, 상술한 본 발명의 실시의 형태 1 내지 3 및 그 변형례에서 나타낸 특징적인 구성은, 본 발명의 취지에 비추어 보아 허용되는 범위에서 당연히 그 조합이 가능하다.

이와 같이, 금회 개시한 상기 실시의 형태 및 그 변형례는 모든 점에서 예시이고, 제한적인 것이 아니다. 본 발명의 기술적 범위는 특허청구의 범위에 의해 확정되고, 또한 특허청구의 범위의 기재와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하는 것이다.

1A 내지 1F : 광파이버 헤드
10 : 광파이버
10a : 선단면
10b : 외주면
11 : 코어
12 : 클래드
13 : 피복재
20 : 케이스체
20a : 내주면
21 : 본체부
21a : 수나사부
22 : 코킹부
22' : 코킹부 형성 예정 영역
23 : 암나사부
24 : 폐색부
25 : 개구창
26 : 조임부
26a : 애퍼처
26c : 후단면
30 : 렌즈
30a : 전단면
30b : 후단면
30c : 외주면
30d : 게이트 흔적
31 : 원주부
32 : 원추대부
40 : 미러
40c : 후단면
50A, 50B : 코킹구
100 : 조사광

Claims

광이 출사 및/또는 입사하는 선단면을 축방향의 선단부에 갖는 광파이버와,
축방향에 따른 전단 및 후단을 가지며, 상기 광파이버의 상기 선단부를 수용함과 함께 상기 후단부터 상기 광파이버가 인출되어 이루어지는 개략 통형상의 케이스체와,
상기 광파이버의 상기 선단면에 그 후단면이 대향하도록 배치된 광학 소자를 구비하고,
상기 케이스체는, 둘레방향에서 실질적으로 균등하게 축경하도록 당해 케이스체의 축방향에 따른 일부가 소성 변형됨으로써 그 내부에 수용된 상기 광파이버를 지지하는 코킹부를 가지며,
상기 코킹부에 의해 지지된 부분의 상기 광파이버는, 코어 및 클래드를 포함하는 심선과, 당해 심선을 피복하는 피복재를 가지며,
상기 코킹부는, 상기 케이스체의 축방향에 따라 상기 광파이버의 상기 선단면이 위치하는 부분부터 거리를 갖고서 상기 케이스체의 상기 후단측의 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제1항에 있어서,
상기 광파이버의 상기 선단면이, 상기 광학 소자의 상기 후단면에 당접하여 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제1항에 있어서,
상기 코킹부가 위치하는 부분의 상기 케이스체의 내주면에, 요철 형상이 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제2항에 있어서,
상기 코킹부가 위치하는 부분의 상기 케이스체의 내주면에, 요철 형상이 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제1항에 있어서,
상기 코킹부의 외형이, 정다각주형상 또는 원주형상인 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제2항에 있어서,
상기 코킹부의 외형이, 정다각주형상 또는 원주형상인 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제3항에 있어서,
상기 코킹부의 외형이, 정다각주형상 또는 원주형상인 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제4항에 있어서,
상기 코킹부의 외형이, 정다각주형상 또는 원주형상인 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 소자가, 상기 케이스체의 상기 전단 가까이의 위치에서 상기 케이스체에 압입된 렌즈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제9항에 있어서,
상기 렌즈의 외주면이, 압입할 때의 찌그러뜨림 여유가 되는 미소 요철을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제9항에 있어서,
상기 렌즈가, 상기 케이스체의 상기 전단측에 위치하는 원주부와, 상기 원주부보다도 상기 케이스체의 상기 후단측에 위치하는 원추대부를 가지며,
상기 원추대부가, 상기 케이스체의 상기 후단측을 향함에 따라 축경한 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제10항에 있어서,
상기 렌즈가, 상기 케이스체의 상기 전단측에 위치하는 원주부와, 상기 원주부보다도 상기 케이스체의 상기 후단측에 위치하는 원추대부를 가지며,
상기 원추대부가, 상기 케이스체의 상기 후단측을 향함에 따라 축경한 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제9항에 있어서,
상기 렌즈가, 사출성형품으로 구성되고,
상기 렌즈의 상기 후단면 가까이의 부분에, 사출성형시에 생기는 게이트 흔적이 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제10항에 있어서,
상기 렌즈가, 사출성형품으로 구성되고,
상기 렌즈의 상기 후단면 가까이의 부분에, 사출성형시에 생기는 게이트 흔적이 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제11항에 있어서,
상기 렌즈가, 사출성형품으로 구성되고,
상기 렌즈의 상기 후단면 가까이의 부분에, 사출성형시에 생기는 게이트 흔적이 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제12항에 있어서,
상기 렌즈가, 사출성형품으로 구성되고,
상기 렌즈의 상기 후단면 가까이의 부분에, 사출성형시에 생기는 게이트 흔적이 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 소자가, 상기 케이스체의 상기 전단 가까이의 위치에서 상기 케이스체에 고정된 미러 또는 편광 필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 소자가, 상기 케이스체의 상기 전단에 마련된 조임부에 의해 구성된 애퍼처로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광파이버 헤드.