WO2016151813A1 - 光伝送モジュールおよび内視鏡 - Google Patents

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慧一 小林
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    • G02B6/4256—Details of housings

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmission module including a wiring board on which an optical element is mounted, a waveguide substrate, and an optical fiber, and an endoscope having the optical transmission module.
  • the electronic endoscope has an imaging device such as a CCD at the distal end of the elongated insertion portion.
  • an imaging element such as a CCD
  • the amount of image signal transmitted from the image sensor to the signal processing device increases, so instead of electrical signal transmission via metal wiring by electrical signals, light signals Optical signal transmission through a thin optical fiber according to For light signal transmission, a light transmission module that converts an electrical signal into a light signal is used.
  • an image signal from the imaging device to the signal processing device can be transmitted via one optical fiber.
  • An optical transmission module having a multiplexing / demultiplexing function is used to superimpose light signals.
  • the optical waveguide is branched to the left and right into the first waveguide and the second waveguide at the Y branch portion, and it is a 45 degree inclined surface formed on the end face of the substrate.
  • an optical transmission module having a multiplexing function in which two optical elements are disposed in a direction orthogonal to the waveguide by reflecting an optical signal.
  • the optical transmission module has a large lateral width because the waveguide is branched by the Y branch portion.
  • the first optical waveguide and the second optical waveguide need to be long in order to suppress the loss at the Y branch portion, the light transmission module becomes long.
  • the distal end portion of the endoscope is required to have a smaller diameter and a smaller diameter for less invasiveness. For this reason, downsizing (reduction in diameter / shortening) of the light transmission module disposed at the tip of the endoscope has been an important issue.
  • JP-A-2013-142717 discloses a polymer type optical waveguide substrate in which the core as the optical waveguide is tapered.
  • An embodiment of the present invention aims to provide a compact light transmission module having a multiplexing function or a demultiplexing function and an endoscope equipped with the light transmission module.
  • An optical transmission module includes a first optical element that transmits or receives a first optical signal, a second optical element that transmits or receives a second optical signal, and the first light.
  • a polymer type optical waveguide substrate provided with an optical waveguide for guiding a third optical signal in which a signal and the second optical signal are combined, and an optical fiber optically coupled to the optical waveguide
  • An optical transmission module comprising The first optical element is disposed on the upper surface side of the optical waveguide substrate, and the second optical element is disposed on the lower surface side of the optical waveguide substrate.
  • An endoscope includes a first light element transmitting or receiving a first light signal, a second light element transmitting or receiving a second light signal, and the first light.
  • a polymer type optical waveguide substrate provided with an optical waveguide for guiding a third optical signal in which a signal and the second optical signal are combined, and an optical fiber optically coupled to the optical waveguide
  • a light transmission module wherein the first optical device is disposed on the upper surface side of the optical waveguide substrate, and the second optical device is disposed on the lower surface side of the optical waveguide substrate.
  • a compact light transmission module having a multiplexing function or a demultiplexing function and an endoscope equipped with the light transmission module.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the light transmission module of Modification 1
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the light transmission module of Modification 2
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the light transmission module of the modification 3
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the light transmission module of Modification 4
  • It is an external view of the endoscope of 2nd Embodiment.
  • Embodiment 1 and 2 show a light transmission module 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the drawings based on the respective embodiments are schematic, and the relationship between the thickness and the width of each portion, the ratio of the thickness of each portion, and the like are different from the actual ones. It should be noted that there may be parts where the relationships and proportions of dimensions differ from one another among the drawings. In addition, illustration of some components may be omitted. For example, the support substrate 30Z (see FIG. 3A and the like) may not be illustrated.
  • the light transmission module 1 having a multiplexing function includes a light emitting element 10 as a first optical element, a light emitting element 20 as a second optical element, an optical waveguide substrate 30, an optical fiber 40, and a wiring board 50. To prepare.
  • the light emitting element 10 transmits a first optical signal of a first wavelength ⁇ 1.
  • the light emitting element 20 transmits a second optical signal of a second wavelength ⁇ 2 different from the first wavelength ⁇ 1.
  • the light emitting elements 10 and 20 are vertical cavity surface emitting lasers (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LASER), and the direction (Z-axis direction) is perpendicular to the light emitting surface (XY plane) according to the input electric signal. Emits the light of the light signal.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting LASER
  • the ultra-compact light emitting elements 10 and 20 having dimensions of 250 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m in plan view have the light emitting portions 11 and 21 with a diameter of 20 ⁇ m on the light emitting surface.
  • the first wavelength ⁇ 1 is 670 nm and the second wavelength ⁇ 2 is 850 nm.
  • the optical waveguide substrate 30 is a polymer type optical waveguide substrate having an upper surface 30SA, a lower surface 30SB, a first end surface 30SE1, and a second end surface 30SE2 opposed to the first end surface 30SE1.
  • a core 31 which is an optical waveguide for guiding an optical signal is disposed from the first end face side toward the second end face side, and the core 31 is surrounded by the core 31 with a refractive index A smaller cladding 32 is enclosed.
  • the optical waveguide (core 31) has a tapered shape in which the cross-sectional area narrows from the first end face 30SE1 to the second end face 30SE2.
  • the core 31 and the clad 32 are made of a fluorinated polyimide resin having a refractive index of 1.60 to 1.75, which is excellent in heat resistance, transparency, and isotropy.
  • the difference between the refractive index of the core 31 and the refractive index of the cladding 32 is preferably 0.05 or more and 0.20 or less.
  • the optical waveguide substrate 30 may be a quartz optical waveguide, but is preferably a flat-plate type polymer (polymer) waveguide that is easy to process at low cost and easy to process as compared to inorganic materials.
  • the multimode optical fiber 40 includes a core 31 having an outer diameter of 125 ⁇ m and transmitting a light diameter of 50 ⁇ m, and a cladding 32 covering the outer periphery of the core 31.
  • the optical fiber 40 may be covered by an outer cover made of resin.
  • the optical fiber 40 is inserted into a groove 30H which is a mounting portion formed on the second end face 30SE2 of the optical waveguide substrate 30.
  • the light emitting element 10 and the light emitting element 20 are surface mounted on the main surface of the flexible wiring board 50.
  • the light emitting element 10 is disposed on the upper surface 30SA side of the optical waveguide substrate 30, and the light emitting element 20 is disposed on the lower surface 30SB side.
  • the X-axis increasing direction is the upper direction, the light emitting elements 10 and the light emitting elements 20 are disposed on the side surface of the optical waveguide substrate 30.
  • the flexible wiring board 50 has a first flat plate portion 51 on which the light emitting element 10 is mounted and bonded to the upper surface 30SA, and a second flat plate portion 52 on which the light emitting element 20 is mounted and bonded to the lower surface 30SB. And a bent portion 53 between the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52. The sum of the angle formed by the first flat plate portion 51 and the bent portion 53 and the angle formed by the second flat plate portion 52 and the bent portion 53 is 180 degrees.
  • the flexible wiring board 50 is made of polyimide or the like as a base, and the light emitting element 10 and the light emitting element 20 have connection terminals on the main surface 50SA. Further, in the wiring board 50, a through hole 50H1 serving as an optical path of the first optical signal transmitted by the light emitting element 10 and a through hole 50H2 serving as an optical path of the second optical signal transmitted by the light emitting element 20 are formed. .
  • a V groove 30V parallel to the X axis is formed in the first end face 30SE1 of the optical waveguide substrate 30, a V groove 30V parallel to the X axis is formed.
  • the wall surface of the V groove 30V constitutes a first reflecting surface 30S1 and a second reflecting surface 30S2. That is, the first reflective surface 30S1 and the second reflective surface 30S are integrally formed.
  • V groove 30V is hollow in FIG. 2 and the like, it may be filled with resin.
  • a reflective film for example, a gold film may be formed on the first reflective surface 30S1 and the second reflective surface 30S2.
  • the light emitting element 10 is optically coupled to the optical waveguide (core 31) via the first reflection surface 30S1, and the light emitting element 20 is optically coupled to the optical waveguide (core 31) via the second reflection surface 30S2.
  • the first optical signal transmitted by the light emitting element 10 and the second optical signal transmitted by the light emitting element 20 are multiplexed while passing through the core 31 of the optical waveguide substrate 30, and are combined as a third optical signal.
  • the light is guided to the optical fiber 40.
  • the optical transmission module 1 combines the first optical signal and the second optical signal by the V-groove 30V, so the total length and the lateral width are short. Further, since the light emitting element 10 is disposed on the optical waveguide substrate 30 and the light emitting element 20 is disposed below, the lateral width is further shorter. Furthermore, since the distance between the light emitting elements 10 and 20 and the core 31 is short, transmission efficiency is good.
  • lower clad sheets 32AS1, 32A2, 32A3 are sequentially laminated on the support substrate 30Z.
  • each of the plurality of lower clad sheets 32AS1, 32A2, 32A3, and so on will be referred to as a lower clad sheet 32AS.
  • the sizes (areas) of the plurality of lower clad sheets 32 ⁇ / b> AS to be stacked are designed to be gradually smaller according to the shape of the lower surface of the core 31.
  • the lower clad sheet 32AS is a film made of a second resin having a refractive index lower than that of the first resin constituting the core 31.
  • FIG. 3B it becomes lower clad 32A in which the level
  • the leveling process may be performed each time the lower clad sheet 32AS is stacked. In addition, by reducing the thickness of the lower clad sheet 32AS, the leveling process becomes unnecessary.
  • the core 31 is formed by laminating and leveling the plurality of core sheets.
  • the upper cladding 32B is formed by stacking and leveling the plurality of upper cladding sheets.
  • the upper clad 32 B is disposed to cover the periphery of the core 31.
  • FIG. 3E a groove 30V is formed from the end face 30SE1 by a cutting process using a dicing blade.
  • the groove 30V is formed such that the position of the bottom 30VC is at the center of the core 31 in the vertical direction (Y-axis direction).
  • FIG. 3F is a side view when the optical waveguide substrate 30 is observed from the direction of the end face 30SE1.
  • the light emitting elements 10 and 20 are separately surface mounted on the main surface 50SA of the wiring board 50. That is, the light emitting element 10 is flip chip mounted on the wiring board 50 in a state where the light emitting portion 11 is disposed at a position facing the through hole 51H1. The light emitting element 20 is flip chip mounted in a state where the light emitting unit 21 is disposed at a position facing the through hole 51H2.
  • an Au bump which is the connection terminal 12 of the light emitting element 10 is ultrasonically bonded to an electrode pad (not shown) of the wiring board 50.
  • sealing agents such as an underfill material and a side fill material, may be inject
  • an Au bump which is a connection terminal 22 of the light emitting element 20 is ultrasonically bonded to the wiring board 50.
  • the first flat plate portion 51 of the wiring board 50 has an adhesive (not shown) on the upper surface 30SA of the optical waveguide substrate 30 in a state where the light emitting portion 11 is disposed at a position facing the core 31. Bonded through.
  • the type of adhesive layer is not particularly limited, but is preferably a prepreg, a build-up material, or various adhesives used for electrical wiring board production, a double-sided tape, an ultraviolet curing adhesive, or a thermosetting adhesive. Can be mentioned.
  • the optical waveguide substrate 30 is shown in a simplified manner.
  • the wiring board 50 is bent, and the bent portion 53 is bonded to the side surface 30SS of the optical waveguide substrate 30.
  • the bent portion 53 may be configured as an arc-shaped curved surface without being in close contact with the side surface 30SS of the optical waveguide substrate 30, as shown in the perspective view of FIG. With this configuration, it becomes easy to arrange the light emitting unit 21 and the core 31 in the opposite position after the light emitting unit 11 and the core 31 are arranged in the opposite position.
  • the second flat plate portion 52 is bonded to the lower surface 30SB of the optical waveguide substrate 30 in a state where the wiring board 50 is further bent and the light emitting portion 21 is disposed at a position facing the core 31. . That is, the first flat plate portion 51 and the second flat plate portion 52 are arranged in parallel.
  • the wiring board 50 which consists of the 1st flat plate part 51, the 2nd flat plate part 52, and the bending part 53 is demonstrated for convenience, the boundary is not clearly defined.
  • the optical fiber 40 is inserted into the groove 30H and fixed by an adhesive.
  • the first flat portion 51 and the second flat portion 52 may be bonded after the bent portion 53 is bonded to the side surface 30SS of the optical waveguide substrate 30.
  • the light transmission module 1 is easy to manufacture because the wiring board 50 on which the light emitting elements 10 and 20 are mounted is bent and bonded to the optical waveguide substrate 30.
  • the light transmission modules 1A to 1D of the first to fourth modifications will be described.
  • the light transmission modules 1A to 1D are similar to the light transmission module 1 and have the effect of the light transmission module 1. Therefore, components having the same function are denoted by the same reference numerals and only different components will be described.
  • the first light element is the light emitting element 10
  • the second light element is the light receiving element 20A.
  • the light receiving element 20A is formed of a photodiode (PD) or the like, converts an optical signal incident in a direction perpendicular to the light receiving surface (Z-axis direction) into an electrical signal, and outputs the electrical signal.
  • PD photodiode
  • the ultra-small light receiving element 20A having a size of 250 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m in a plan view has a light receiving portion 21A with a diameter of 50 ⁇ m on the light receiving surface.
  • the first light signal generated by the light emitting element 10 is guided through the optical fiber 40.
  • the second light signal guided through the optical fiber 40 is received by the light receiving element 20A. That is, the optical fiber 40 guides the third light signal in which the first light signal and the second light signal are combined.
  • the first light element is the light receiving element 10B
  • the second light element is also the light receiving element 20A.
  • the light receiving element 10A and the light receiving element 10B may have the same or different light receiving wavelengths.
  • the filters 15, 25 are disposed.
  • the filter 15 is a band pass filter made of a dielectric multilayer film that selectively transmits light of the first wavelength ⁇ 1.
  • the filter 25 is a band pass filter that selectively transmits the light of the second wavelength ⁇ 2.
  • the first optical signal is converted into an electrical signal by the light receiving element 10A, and the light receiving element 10B is obtained.
  • the second light signal is converted to an electrical signal by the That is, the light transmission module 1B has a demultiplexing function.
  • a lens 45 which is an optical member for converging light is disposed between the optical fiber 40 and the optical waveguide (core 31).
  • the transparent ball-shaped lens 45 is disposed in the groove 30H, for example, in a state of being bonded to the tip of the optical fiber 40.
  • the light transmission module 1C having the lens 45 has a small transmission loss because the light coupling between the optical fiber 40 and the core 31 is strong.
  • the cross sectional area of the first optical path is wide. Can be efficiently transmitted.
  • the cross-sectional area of the light path of the light receiving element is made wider than the cross sectional area of the light path of the light emitting element. Can be compensated. That is, even if the electric signal generated by the light receiving element is small, more light can be received.
  • the light transmission module 1D can adjust the efficiency of the first optical element and the efficiency of the second optical element simply by changing the position of the bottom 31T of the V-groove 30VD. Therefore, various light transmission modules according to the purpose of use can be easily manufactured.
  • the endoscope 9 includes an insertion portion 9B in which the light transmission module 1A is disposed at the distal end portion 9A, an operation portion 9C disposed on the proximal end side of the insertion portion 9B, and an operation portion And a universal cord 9D extending from 9C.
  • An optical signal emitted from the light transmission module 1A disposed at the distal end portion 9A and guided by the optical fiber 70 passing through the insertion portion 9B is an electrical signal by the light transmission module 1X disposed at the operation portion 9C.
  • an optical signal emitted from the light transmission module 1X disposed in the operation unit 9C and guided by the optical fiber 70 passing through the insertion unit 9B is an electrical signal by the light transmission module 1A disposed in the distal end portion 9A. Converted to
  • the endoscope 9 has a small-sized light transmission module 1A, so the tip 9A has a small diameter.

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Abstract

　光伝送モジュール１は、第１の光信号を送信する発光素子１０と、第２の光信号を送信する発光素子２０と、前記第１の光信号と前記第２の光信号とが合波された第３の光信号を導光する光導波路３１が配設されている光導波路基板３０と、前記光導波路３１と光結合している光ファイバ４０と、を具備する光伝送モジュール１であって、発光素子１０が前記光導波路基板３０の上面３０ＳＡ側に配設されており、発光素子２０が前記光導波路基板３０の下面３０ＳＢ側に配設されている。

Description

光伝送モジュールおよび内視鏡
　本発明は、光素子が実装された配線板と、導波路基板と、光ファイバと、を具備する光伝送モジュール、および、前記光伝送モジュールを有する内視鏡に関する。
　電子内視鏡は、細長い挿入部の先端部にＣＣＤ等の撮像素子を有する。近年、高画素数の撮像素子の内視鏡への使用が検討されている。高画素数の撮像素子を使用した場合には、撮像素子から信号処理装置（プロセッサ）へ伝送する画像信号量が増加するため、電気信号によるメタル配線を介した電気信号伝送に替えて、光信号による細い光ファイバを介した光信号伝送が好ましい。光信号伝送には、電気信号を光信号に変換する光伝送モジュールが用いられる。
　ここで、異なる波長の光信号を重畳することで、より大容量の画像信号が伝送できる。また、双方向伝送によれば、撮像素子から信号処理装置への画像信号だけでなく、信号処理装置から撮像素子へのクロック信号等も１本の光ファイバを介して伝送することができる。光信号を重畳するには合分波機能を有する光伝送モジュールが用いられる。
　日本国特開２００４－１７０６６８号公報には、光導波路をＹ分岐部で、第１の導波路と第２の導波路とに左右に分岐させ、基板の端面に形成された４５度傾斜面で光信号を反射することにより、導波路と直交する方向に２つの光素子が配設されている、合波機能を有する光伝送モジュールが開示されている。
　しかし、上記光伝送モジュールは導波路をＹ分岐部により分岐させているため、横幅が大きい。また、Ｙ分岐部での損失を抑えるためには第１の光導波路と第２の光導波路を長くする必要があるため、光伝送モジュールが長くなる。
　内視鏡の先端部は、低侵襲化のため小径化および短小化が求められている。このため、内視鏡の先端部に配設する光伝送モジュールの小型化（細径化／短小化）は重要な課題であった。
　日本国特開２０１３－１４２７１７号公報には、光導波路であるコアがテーパー形状のポリマー型光導波路基板が開示されている。
特開２００４－１７０６６８号公報 特開２０１３－１４２７１７号公報
　本発明の実施形態は、合波機能または分波機能を有する小型の光伝送モジュールおよび前記光伝送モジュールを具備する内視鏡を提供することを目的とする。
　本発明の実施形態の光伝送モジュールは、第１の光信号を送信または受信する第１の光素子と、第２の光信号を送信または受信する第２の光素子と、前記第１の光信号と前記第２の光信号とが合波された第３の光信号を導光する光導波路が配設されているポリマー型の光導波路基板と、前記光導波路と光結合している光ファイバと、を具備する光伝送モジュールであって、
　前記第１の光素子が前記光導波路基板の上面側に配設されており、前記第２の光素子が前記光導波路基板の下面側に配設されている。
　また別の実施形態の内視鏡は、第１の光信号を送信または受信する第１の光素子と、第２の光信号を送信または受信する第２の光素子と、前記第１の光信号と前記第２の光信号とが合波された第３の光信号を導光する光導波路が配設されているポリマー型の光導波路基板と、前記光導波路と光結合している光ファイバと、を具備し、前記第１の光素子が前記光導波路基板の上面側に配設されており、前記第２の光素子が前記光導波路基板の下面側に配設されている光伝送モジュールを、挿入部の先端部に具備する。
　本発明の実施形態によれば、合波機能または分波機能を有する小型の光伝送モジュールおよび前記光伝送モジュールを具備する内視鏡を提供できる。
実施形態の光伝送モジュールの斜視図である。 実施形態の光伝送モジュールの断面図である。 実施形態の光伝送モジュールの製造方法を説明するための断面図である。 実施形態の光伝送モジュールの製造方法を説明するための断面図である。 実施形態の光伝送モジュールの製造方法を説明するための断面図である。 実施形態の光伝送モジュールの製造方法を説明するための断面図である。 実施形態の光伝送モジュールの製造方法を説明するための断面図である。 実施形態の光伝送モジュールの製造方法を説明するための断面図である。 実施形態の光伝送モジュールの製造方法を説明するための断面図である。 実施形態の光伝送モジュールの製造方法を説明するための断面図である。 実施形態の光伝送モジュールの製造方法を説明するための断面図である。 実施形態の光伝送モジュールの製造方法を説明するための断面図である。 変形例１の光伝送モジュールの断面図である。 変形例２の光伝送モジュールの断面図である。 変形例３の光伝送モジュールの断面図である。 変形例４の光伝送モジュールの断面図である。 第２実施形態の内視鏡の外観図である。
＜実施形態＞
　図１および図２に、本発明の実施形態の光伝送モジュール１を示す。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また一部の構成要素の図示を省略する場合がある。例えば、サポート基板３０Ｚ（図３Ａ等参照）は、図示しないことがある。
　合波機能を有する光伝送モジュール１は、第１の光素子である発光素子１０と、第２の光素子である発光素子２０と、光導波路基板３０と、光ファイバ４０と、配線板５０と、を具備する。
　発光素子１０は第１の波長λ１の第１の光信号を送信する。発光素子２０は第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の第２の光信号を送信する。
　発光素子１０、２０は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）であり、入力された電気信号に応じて、発光面（ＸＹ面）に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に光信号の光を出射する。例えば、平面視寸法が２５０μｍ×３００μｍと超小型の発光素子１０、２０は、直径が２０μｍの発光部１１、２１を発光面に有する。例えば、第１の波長λ１は、６７０ｎｍであり、第２の波長λ２は、８５０ｎｍである。
　光導波路基板３０は、上面３０ＳＡと下面３０ＳＢと第１の端面３０ＳＥ１と第１の端面３０ＳＥ１と対向する第２の端面３０ＳＥ２とを有するポリマー型の光導波路基板である。光導波路基板３０は、光信号を導光する光導波路であるコア３１が第１の端面側から前記第２の端面側に向かって配設されており、コア３１の周囲を屈折率がコア３１よりも小さいクラッド３２が取り囲んでいる。光導波路（コア３１）は、断面積が第１の端面３０ＳＥ１から第２の端面３０ＳＥ２に向かって狭くなっているテーパー形状である。
　例えば、コア３１およびクラッド３２は、耐熱性、透明性、等方性に優れている、屈折率１．６０～１．７５のフッ素化ポリイミド樹脂からなる。効率的な光伝送のために、コア３１の屈折率とクラッド３２の屈折率との差は、０．０５以上０．２０以下が好ましい。
　光導波路基板３０としては、石英光導波路でもよいが、無機系材料に比べて加工性が良く、低コストで作製容易な平板型高分子（ポリマー）導波路であることが好ましい。
　マルチモード型の光ファイバ４０は、外径が１２５μｍで、光を伝送する径が５０μｍのコア３１と、コア３１の外周を覆うクラッド３２とからなる。光ファイバ４０は、樹脂からなる外皮に覆われていてもよい。光ファイバ４０は、光導波路基板３０の第２の端面３０ＳＥ２に形成された取付け部である溝３０Ｈに挿入されている。
　光伝送モジュール１では、発光素子１０と発光素子２０とは可撓性の配線板５０の主面に表面実装されている。しかし、発光素子１０は光導波路基板３０の上面３０ＳＡ側に配設されており、発光素子２０は下面３０ＳＢ側に配設されている。なお、Ｘ軸増加方向を上方向とすると、発光素子１０および発光素子２０は、光導波路基板３０の側面に配設されていることになる。
　可撓性の配線板５０は、発光素子１０が実装され、上面３０ＳＡに接着されている第１の平板部５１と、発光素子２０が実装され下面３０ＳＢに接着されている第２の平板部５２と、第１の平板部５１と第２の平板部５２との間の折り曲げ部５３とからなる。そして、第１の平板部５１と折り曲げ部５３のなす角度と、第２の平板部５２と折り曲げ部５３のなす角度との和が１８０度である。
　可撓性を有する配線板５０はポリイミド等を基体とし、発光素子１０と発光素子２０が表面実装される接続端子を主面５０ＳＡに有している。また、配線板５０には、発光素子１０が送信する第１の光信号の光路となる貫通孔５０Ｈ１および発光素子２０が送信する第２の光信号の光路となる貫通孔５０Ｈ２が形成されている。
　そして、光導波路基板３０の第１の端面３０ＳＥ１には、Ｘ軸に平行なＶ溝３０Ｖが形成されている。Ｖ溝３０Ｖの壁面が第１の反射面３０Ｓ１および第２の反射面３０Ｓ２を構成している。すなわち、第１の反射面３０Ｓ１と第２の反射面３０Ｓとは一体的に形成されている。
　なお、図２等では、Ｖ溝３０Ｖの内部は空洞となっているが、樹脂を充填しておいてもよい。また、第１の反射面３０Ｓ１および第２の反射面３０Ｓ２に、反射膜、例えば、金膜を成膜してもよい。
　発光素子１０は第１の反射面３０Ｓ１を介して光導波路（コア３１）と光結合し、発光素子２０は第２の反射面３０Ｓ２を介して光導波路（コア３１）と光結合している。
　すなわち、発光素子１０が送信する第１の光信号と、発光素子２０が送信する第２の光信号は、光導波路基板３０のコア３１を通過する間に合波されて第３の光信号として光ファイバ４０に導光される。
　光伝送モジュール１は、Ｖ溝３０Ｖにより第１の光信号と第２の光信号とを合波するため、全長と横幅が短い。また光導波路基板３０の上に発光素子１０が、下に発光素子２０が配設されているため、さらに横幅が短い。さらに、発光素子１０、２０とコア３１との距離が短いため、伝送効率がよい。
＜光伝送モジュール１の製造方法＞
　次に光伝送モジュール１の製造方法について説明する。
　図３Ａに示すように、サポート基板３０Ｚの上に、下部クラッドシート３２ＡＳ１、３２Ａ２、３２Ａ３が順にラミネートされる。なお、以下、複数の下部クラッドシート３２ＡＳ１、３２Ａ２、３２Ａ３、、の、それぞれを下部クラッドシート３２ＡＳという。積層される複数の下部クラッドシート３２ＡＳの大きさ（面積）は、コア３１の下面形状に応じて徐々に小さくなるように設計されている。
　下部クラッドシート３２ＡＳはコア３１を構成する第１の樹脂よりも低屈折率の第２の樹脂からなるフィルムである。
　図３Ｂに示すように、加温処理により積層された複数の下部クラッドシート３２ＡＳの段差が解消される下部クラッド３２Ａとなる。下部クラッドシート３２ＡＳを積層する毎にレベリング処理を行ってもよい。また、下部クラッドシート３２ＡＳの厚さを薄くすることで、レベリング処理は不要となる。
　図３Ｃに示すように、複数のコアシートの積層およびレベリング処理により、コア３１が形成される。
　図３Ｄに示すように、複数の上部クラッドシートの積層およびレベリング処理により、上部クラッド３２Ｂが形成される。上部クラッド３２Ｂは、コア３１の周囲を覆うように配設されている。
　図３Ｅに示すように、端面３０ＳＥ１から、ダイシングブレードによる切り込み処理により、溝３０Ｖが形成される。溝３０Ｖは底辺３０ＶＣの位置が、コア３１の上下方向（Ｙ軸方向）の中心になるように形成される。図３Ｆは、光導波路基板３０を、端面３０ＳＥ１方向から観察したときの側面図である。
　図４Ａに示すように、別途、配線板５０の主面５０ＳＡに発光素子１０、２０が表面実装される。すなわち、発光部１１が貫通孔５１Ｈ１と対向する位置に配置された状態で、発光素子１０が配線板５０にフリップチップ実装される。発光素子２０は、発光部２１が貫通孔５１Ｈ２と対向する位置に配置された状態でフリップチップ実装される。
　例えば、発光素子１０の接続端子１２であるＡｕバンプが、配線板５０の電極パッド（不図示）と超音波接合される。なお、接合部にはアンダーフィル材やサイドフィル材等の封止剤が注入されてもよい。配線板５０に、半田ペースト等を印刷し、発光素子２０を所定位置に配置した後、リフロー等で半田を溶融して、実装してもよい。同様に、発光素子２０の接続端子２２であるＡｕバンプが、配線板５０と超音波接合される。
　図４Ｂに示すように、発光部１１がコア３１と対向する位置に配置された状態で配線板５０の第１の平板部５１が、光導波路基板３０の上面３０ＳＡに接着剤（不図示）を介して接着される。接着層の種類としては特に限定されないが、プリプレグ、ビルドアップ材、もしくは電気配線板製造用途に使用される種々の接着剤、両面テープ、紫外線硬化接着剤、または、熱硬化性接着剤、が好適に挙げられる。
　なお、図４Ｂ～図４Ｄにおいては、光導波路基板３０は簡略化して表示している。
　図４Ｃに示すように、配線板５０が折り曲げられて、折り曲げ部５３が光導波路基板３０の側面３０ＳＳに接着される。なお、折り曲げ部５３は、図１の斜視図で示したように、光導波路基板３０の側面３０ＳＳに密着させずに円弧状の曲面で構成してもよい。このように構成することによって、発光部１１とコア３１とを対向する位置に配置した後に、発光部２１とコア３１とを対向する位置に配置することが容易となる。
　図４Ｄに示すように、配線板５０が更に折り曲げられて、発光部２１がコア３１と対向する位置に配置された状態で第２の平板部５２が光導波路基板３０の下面３０ＳＢに接着される。すなわち、第１の平板部５１と第２の平板部５２とは平行に配置される。なお、便宜上、第１の平板部５１、第２の平板部５２および折り曲げ部５３からなる配線板５０として説明しているが、その境界は明確に定義されるものではない。
　その後、図示しないが、光ファイバ４０が溝３０Ｈに挿入され、接着剤により固定される。
　なお、配線板５０の折り曲げ順序は、折り曲げ部５３を光導波路基板３０の側面３０ＳＳに接着した後に、第１の平板部５１と第２の平板部５２とを接着してもよい。
　光伝送モジュール１は、発光素子１０、２０が実装された配線板５０を折り曲げて光導波路基板３０に接着するため、製造が容易である。
＜変形例＞
　次に、変形例１～４の光伝送モジュール１Ａ～１Ｄについて説明する。光伝送モジュール１Ａ～１Ｄは、光伝送モジュール１と類似しており、光伝送モジュール１の効果を有する。このため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し、異なる構成についてのみ説明する。
＜変形例１＞
　図５に示す変形例１の光伝送モジュール１Ａでは、第１の光素子は発光素子１０であるが、第２の光素子は受光素子２０Ａである。
　受光素子２０Ａはフォトダイオード（ＰＤ）等からなり、受光面に対して垂直方向（Ｚ軸方向）から入射した光信号を電気信号に変換して出力する。例えば、平面視寸法が２５０μｍ×３００μｍと超小型の受光素子２０Ａは、直径が５０μｍの受光部２１Ａを受光面に有する。
　光伝送モジュール１Ａでは、発光素子１０が発生した第１の光信号は光ファイバ４０を介して導光される。一方、光ファイバ４０を介して導光された第２の光信号は、受光素子２０Ａが受信する。すなわち、光ファイバ４０は、第１の光信号と第２の光信号とが合波された第３の光信号を導光する。
＜変形例２＞
　図６に示す変形例２の光伝送モジュール１Ｂでは、第１の光素子が受光素子１０Ｂで、第２の光素子も受光素子２０Ａである。受光素子１０Ａと受光素子１０Ｂとは受光波長が同じでもよいし異なっていてもよい。
　受光波長が同じ場合には、図６に示すように、フィルタ１５、２５が配設される。例えば、フィルタ１５は第１の波長λ１の光を選択的に透過する誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタである。一方、フィルタ２５は第２の波長λ２の光を選択的に透過するバンドパスフィルタである。
　光ファイバ４０が導光した第１の光信号と第２の光信号とが合波された第３の光信号は、受光素子１０Ａにより第１の光信号が電気信号に変換され、受光素子１０Ｂにより第２の光信号が電気信号に変換される。すなわち、光伝送モジュール１Ｂは分波機能を有する。
＜変形例３＞
　図７に示す変形例３の光伝送モジュール１Ｃは、光ファイバ４０と光導波路（コア３１）との間に、光を収束する光学部材であるレンズ４５が配設されている。
　例えば、透明なボール状のレンズ４５は、例えば光ファイバ４０の先端に接着された状態で、溝３０Ｈに配設される。
　レンズ４５を有する光伝送モジュール１Ｃは、光ファイバ４０とコア３１との光結合が強いため、伝送損失が小さい。
＜変形例４＞
　図８に示す変形例４の光伝送モジュール１Ｄは、Ｖ溝３０ＶＤの底辺３１Ｔの位置が、光導波路（コア３１）の中心から上下方向（Ｙ軸方向）に、ずれている。このため、発光素子１０の第１の光路の断面積と、発光素子２０の第２の光路の断面積が異なる。
　例えば、発光素子１０が送信する第１の光信号の強度が、発光素子２０が送信する第２の光信号の強度よりも、小さくても、第１の光路の断面積が広いため、第１の光信号を効率的に送信できる。
　また、受光素子と発光素子とを具備する場合に、受光素子の光路の断面積を、発光素子の光路の断面積よりも広くしておくことで、光素子の受光効率と発光効率との差を補うことができる。すなわち、受光素子が発生する電気信号が小さくでも、より多くの光を受光できる。
　光伝送モジュール１Ｄは、Ｖ溝３０ＶＤの底辺３１Ｔの位置を変えるだけで、第１の光素子の効率と第２の光素子の効率を調整することができる。このため、使用目的に応じた各種の光伝送モジュールを容易に作製することができる。
＜第２実施形態＞
　次に、第２の実施の形態の内視鏡９について説明する。
　図９に示すように、内視鏡９は、光伝送モジュール１Ａが先端部９Ａに配設された挿入部９Ｂと、挿入部９Ｂの基端側に配設された操作部９Ｃと、操作部９Ｃから延出するユニバーサルコード９Ｄと、を具備する。なお、先端部９Ａに配設された光伝送モジュール１Ａから発信され、挿入部９Ｂを挿通する光ファイバ７０が導光した光信号は、操作部９Ｃに配設された光伝送モジュール１Ｘにより電気信号に変換される。また、操作部９Ｃに配設された光伝送モジュール１Ｘから発信され、挿入部９Ｂを挿通する光ファイバ７０が導光した光信号は、先端部９Ａに配設された光伝送モジュール１Ａにより電気信号に変換される。
　内視鏡９は、小型の光伝送モジュール１Ａを有するため先端部９Ａが細径である。
　本発明は、上述した実施形態および変形例等に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組み合わせおよび応用が可能である。
１、１Ａ～１Ｄ、１Ｘ・・・光伝送モジュール
１０・・・発光素子
１５・・・フィルタ
２０・・・発光素子
２５・・・フィルタ
３０・・・光導波路基板
３０Ｈ・・・溝
３０Ｓ１・・・第１の反射面
３０Ｓ２・・・第２の反射面
３０Ｖ・・・溝
３１・・・コア（光導波路）
３２・・・クラッド
４０・・・光ファイバ
４５・・・レンズ
５０・・・配線板
７０・・・光ファイバ

Claims (11)

  1. 　第１の光信号を送信または受信する第１の光素子と、
    　第２の光信号を送信または受信する第２の光素子と、
    　前記第１の光信号と前記第２の光信号とが合波された第３の光信号を導光する光導波路が配設されている光導波路基板と、
    　前記光導波路と光結合している光ファイバと、を具備する光伝送モジュールであって、
    　前記第１の光素子が前記光導波路基板の上面側に配設されており、
    　前記第２の光素子が前記光導波路基板の下面側に配設されていることを特徴とする光伝送モジュール。
  2. 　前記第１の光素子および前記第２の光素子が主面に実装されている可撓性の配線板を具備し、
    　前記配線板が、前記第１の光素子が実装され、前記上面に接着されている第１の平板部と、前記第２の光素子が実装され、前記下面に接着されている第２の平板部と、前記第１の平板部と前記第２の平板部との間の折り曲げ部とからなり、
    　前記第１の平板部と前記折り曲げ部のなす角度と、前記第２の平板部と前記折り曲げ部のなす角度との和が１８０度であることを特徴とする請求項１に記載の光伝送モジュール。
  3. 　前記光導波路基板の端面に、第１の反射面および第２の反射面が形成されており、
    　前記第１の光素子が前記第１の反射面を介して前記光導波路と光結合し、
    　前記第２の光素子が前記第２の反射面を介して前記光導波路と光結合していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光伝送モジュール。
  4. 　前記第１の反射面および前記第２の反射面が、前記光導波路基板の前記端面に形成されたＶ溝の壁面であることを特徴とする請求項３に記載の光伝送モジュール。
  5. 　前記光導波路がテーパー形状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光伝送モジュール。
  6. 　前記光ファイバと前記光導波路との間に、光を収束する光学部材が配設されていることを特徴とする請請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光伝送モジュール。
  7. 　前記Ｖ溝の底辺の位置が、前記光導波路の中心から、ずれていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の光伝送モジュール。
  8. 　前記第１の光素子および前記第２の光素子が発光素子であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光伝送モジュール。
  9. 　前記第１の光素子が発光素子であり、前記第２の光素子が受光素子であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光伝送モジュール。
  10. 　前記第１の光素子および前記第２の光素子が受光素子であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光伝送モジュール。
  11. 　請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光伝送モジュールを、挿入部の先端部に具備することを特徴とする内視鏡。
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