(57)【要約】【課題】光路変換に伴う損失が小さく製造が容易な低角光路変換構造、および、かかる低角光路変換構造を備える信頼性の高い電子機器を提供すること。【解決手段】本発明の低角光路変換構造は、主面を有する基材と、前記主面に設けられている導光体と、前記基材に設けられ、前記導光体と光学的に接続されている反射面を有する光路変換部材と、を有し、前記反射面と前記主面を含む平面とのなす角度のうち、前記光路変換部材側における角度が０°超３０°以下であることを特徴とする。また、前記光路変換部材の主材料は、金属材料またはガラス材料であることが好ましい。さらに、前記光路変換部材および前記基材は、互いに一体になっていることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有する基材と、
前記主面に設けられている導光体と、
前記基材に設けられ、前記導光体と光学的に接続されている反射面を有する光路変換部材と、
を有し、
前記反射面と前記主面を含む平面とのなす角度のうち、前記光路変換部材側における角度が０°超３０°以下であることを特徴とする低角光路変換構造。
【請求項２】
前記光路変換部材の主材料は、金属材料またはガラス材料である請求項１に記載の低角光路変換構造。
【請求項３】
前記光路変換部材および前記基材は、互いに一体になっている請求項１または２に記載の低角光路変換構造。
【請求項４】
前記光路変換部材と前記基材とを接着する接着剤をさらに有し、
前記基材は、前記接着剤が溜まる接着剤溜まり部を備えている請求項１または２に記載の低角光路変換構造。
【請求項５】
前記反射面は、平坦面または凹曲面である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の低角光路変換構造。
【請求項６】
前記基材は、凹部を備えており、
前記光路変換部材は、前記凹部内に配置されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の低角光路変換構造。
【請求項７】
前記光路変換部材の表面は、前記主面と平行な面を含んでいる請求項１ないし６のいずれか１項に記載の低角光路変換構造。
【請求項８】
前記基材は、可撓性を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の低角光路変換構造。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の低角光路変換構造を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低角光路変換構造および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信においては、さらなる高速化および大容量化が求められているが、そのためには光配線の高密度化が必要となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、中間クラッド層と、中間クラッド層の一方の面に形成された第１の光導波路と、中間クラッド層の他方の面に形成された第２の光導波路と、を備える多段光導波路が開示されている。この多段光導波路では、第１の光導波路および第２の光導波路にそれぞれミラー部が形成されており、ミラー部同士が光学的に接続されている。これにより、光配線の高密度化が可能となる。
【０００４】
また、特許文献１では、各ミラー部における光反射面と各光導波路の光軸とのなす角度がそれぞれ２０〜３５°という低角であることが好ましい旨、記載されている。このような低角であることにより、光反射面の形成が容易になるとともに、光反射面における反射率が向上する。このため、光路変換に伴う損失の低減を図ることができ、多段光導波路の全体においても損失を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９８５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているような低角での反射を伴う光路変換構造では、光路変換に伴う損失が大きくなりやすい。例えば、低角での反射においては、光反射面の面精度を高めることが難しいことから、反射に伴う損失が増大しやすい。また、低角での反射の場合、高角での反射に比べて、光反射面の面積を大きくする必要がある。このため、光反射面の面精度の均一性を高めることが難しいという課題もある。
【０００７】
加えて、特許文献１に記載されているミラー部は、レーザー加工法を用い、コア部の構成材料を除去して形成されている。これにより、ミラー部には、屈折率差に基づく反射面が形成される。
【０００８】
しかしながら、このような方法で形成されたミラー部では、反射の角度が低角になるにつれて、屈折率差に基づく全反射の条件を満たさなくなるため、反射効率が低下する。また、反射面の面精度の均一性を高めることも難しい。その結果、光路変換に伴う損失が増大するという課題が生じる。
【０００９】
本発明の目的は、光路変換に伴う損失が小さく製造が容易な低角光路変換構造、および、かかる低角光路変換構造を備える信頼性の高い電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１）  主面を有する基材と、
前記主面に設けられている導光体と、
前記基材に設けられ、前記導光体と光学的に接続されている反射面を有する光路変換部材と、
を有し、
前記反射面と前記主面を含む平面とのなす角度のうち、前記光路変換部材側における角度が０°超３０°以下であることを特徴とする低角光路変換構造。
【００１１】
（２）  前記光路変換部材の主材料は、金属材料またはガラス材料である上記（１）に記載の低角光路変換構造。
【００１２】
（３）  前記光路変換部材および前記基材は、互いに一体になっている上記（１）または（２）に記載の低角光路変換構造。
【００１３】
（４）  前記光路変換部材と前記基材とを接着する接着剤をさらに有し、
前記基材は、前記接着剤が溜まる接着剤溜まり部を備えている上記（１）または（２）に記載の低角光路変換構造。
【００１４】
（５）  前記反射面は、平坦面または凹曲面である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の低角光路変換構造。
【００１５】
（６）  前記基材は、凹部を備えており、
前記光路変換部材は、前記凹部内に配置されている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の低角光路変換構造。
【００１６】
（７）  前記光路変換部材の表面は、前記主面と平行な面を含んでいる上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の低角光路変換構造。
【００１７】
（８）  前記基材は、可撓性を有する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の低角光路変換構造。
【００１８】
（９）  上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の低角光路変換構造を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光路変換に伴う損失が小さく製造が容易な低角光路変換構造が得られる。
【００２０】
また、本発明によれば、かかる低角光路変換構造を備える信頼性の高い電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る低角光路変換構造を示す斜視図である。
【図２】図１に示す低角光路変換構造の断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図２に示す低角光路変換構造の変形例であって、基材と光路変換部材とが互いに一体になっている例を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る低角光路変換構造を示す分解斜視図である。
【図６】図５に示す低角光路変換構造が組み立てられたときの断面図である。
【図７】第３実施形態に係る低角光路変換構造を示す断面図である。
【図８】図７に示す低角光路変換構造の変形例を示す断面図である。
【図９】図７に示す低角光路変換構造の変形例を示す断面図である。
【図１０】図７に示す低角光路変換構造の変形例を示す断面図である。
【図１１】第４実施形態に係る低角光路変換構造が備える基材を示す平面図である。
【図１２】第５実施形態に係る低角光路変換構造を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す低角光路変換構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の低角光路変換構造および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
≪第１実施形態≫
まず、第１実施形態に係る低角光路変換構造について説明する。
【００２４】
図１は、第１実施形態に係る低角光路変換構造を示す斜視図である。図２は、図１に示す低角光路変換構造の断面図である。図３は、図２の部分拡大図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図２中の上方を「上」、下方を「下」として説明する。また、以下の説明における「平面視」とは、図２の上方から下方を見ることをいう。
【００２５】
図１に示す低角光路変換構造１００は、上面２０ａを有する基材２と、上面２０ａに設けられている導光体１と、基材２に設けられ、導光体１と光学的に接続されている反射面３１を有する光路変換部材３と、を有している。このような低角光路変換構造１００では、光路変換部材３の反射面３１と基材２の上面２０ａと平行な平面Ｆとのなす角度のうち、光路変換部材３側における角度が０°超３０°以下になっている。
【００２６】
このような低角光路変換構造１００によれば、導光体１と光路変換部材３とが互いに別の部材である。このため、これらが一体になっている従来技術に比べて、光路変換部材３の反射面３１の面精度を高めることが容易である。また、反射面３１の面積を大きくしても面精度の均一性を高めやすいという利点もある。したがって、低角光路変換構造１００によれば、反射面３１と平面Ｆとのなす角度のうち、光路変換部材３側の角度が前記範囲内に示すような低角であったとしても、反射面３１における反射損失、すなわち光路変換に伴う損失を十分に小さくすることができる。
【００２７】
また、このような低角光路変換構造１００は、光路変換部材３の反射面３１を形成するにあたって、加工方法における制約が少ないことから、高い面精度を実現することができる。したがって、低角光路変換構造１００は、製造が容易であるという利点もある。
【００２８】
以下、低角光路変換構造１００の各部について詳述する。
−基材−
基材２は、導光体１および光路変換部材３を支持し、導光体１と光路変換部材３との位置関係を固定する。このような基材２は、導光体１および光路変換部材３を支持し、これらの位置関係を維持し得る程度の剛性を有していれば、いかなる部材であってもよい。
【００２９】
基材２の構成材料としては、例えば、金属材料、セラミックス材料、ガラス材料、樹脂材料、またはこれらのうちの２種以上を複合した複合材料等が挙げられる。
【００３０】
このうち、金属材料としては、例えば、ステンレス鋼のような各種鉄合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金等の各種合金、または、各種金属単体等が挙げられる。
【００３１】
また、セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、炭化チタン等が挙げられる。
【００３２】
また、ガラス材料としては、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等が挙げられる。
また、樹脂材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、各種ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられる。
【００３３】
この他、紙、ガラス布、炭素繊維、樹脂繊維、樹脂フィルム等を基材とし、樹脂材料を含浸させた複合材料も基材２の構成材料として用いられる。
【００３４】
基材２の厚さは、基材２の構成材料に応じて適宜設定されるが、一例として、５０μｍ以上１０ｍｍ以下であるのが好ましく、１００μｍ以上５ｍｍ以下であるのがより好ましい。基材２の構成材料を前記範囲内に設定することにより、導光体１と光路変換部材３との位置関係を良好に固定することができる。その結果、光路変換に伴う損失を十分に小さく維持することができる。
【００３５】
また、基材２の大きさは、導光体１および光路変換部材３を載置可能な上面２０ａを有する程度の大きさであれば、特に限定されない。さらに、基材２の上面２０ａの形状も、導光体１および光路変換部材３を載置可能な形状であれば、特に限定されない。
【００３６】
−導光体−
導光体１は、シート状でかつ長尺状をなし、長手方向の一端から他端までの間において光を伝搬することにより、光通信可能な部材である。
【００３７】
このような導光体１は、光導波路であってもよく、複数の光ファイバーを束ねてなる光ファイバーアレイであってもよい。なお、各図では、導光体１がシート状をなす光導波路である例について図示している。
【００３８】
図１ないし図３に示す導光体１は、図２の下側から、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２がこの順で積層されてなる積層体を備えている。
【００３９】
また、コア層１３には、図１に示すように、長手方向に延在するとともに短手方向に並ぶ４本のコア部１４と、コア部１４の側面に隣接する側面クラッド部１５と、が形成されている。これらのコア部１４が、導光体１において光を伝送する伝送路として機能する。
【００４０】
コア部１４の端面のうち、光路変換部材３側の端面１４ａは、例えばコア層１３とクラッド層１１との界面を含む平面に対して直交している。これにより、例えば端面１４ａから光が出射するとき、光の屈折が生じにくくなる。このため、導光体１と光路変換部材３との位置関係を設計するとき、その設計が容易になる。また、端面１４ａを加工するとき、その加工難易度を下げることができる。
【００４１】
図１に示す４本のコア部１４は、それぞれ、コア部１４よりも屈折率が低いクラッド部（側面クラッド部１５および各クラッド層１１、１２）で囲まれており、コア部１４に光を閉じ込めて伝搬することができる。
【００４２】
コア部１４の横断面における屈折率分布は、いかなる分布であってもよい。この屈折率分布は、屈折率が不連続的に変化したいわゆるステップインデックス（ＳＩ）型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化したいわゆるグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の分布であってもよい。
【００４３】
また、コア部１４は、その長軸が直線状であっても曲線状であってもよい。さらに、コア部１４は、それぞれ途中で分岐または交差していてもよい。
【００４４】
なお、コア部１４の横断面形状は特に限定されず、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形であってもよいが、四角形（矩形状）であることにより、コア部１４を形成し易い利点がある。
【００４５】
コア部１４の幅および高さ（コア層１３の厚さ）は、特に限定されないが、それぞれ１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、１０〜７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、導光体１の伝送効率の低下を抑えつつコア部１４の高密度化を図ることができる。その結果、低角光路変換構造１００の小型化を図ることができる。
【００４６】
一方、図１に示すように複数のコア部１４が並列しているとき、コア部１４同士の間に位置する側面クラッド部１５の幅は、５〜２５０μｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００μｍ程度であるのがより好ましく、１０〜１２０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、コア部１４同士の間で光信号が交錯するのを防止しつつコア部１４の高密度化を図ることができる。
【００４７】
上述したようなコア層１３の主材料は、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料を用いることができる。また、これらの樹脂材料と、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料と、の複合材料であってもよい。
【００４８】
また、クラッド層１１、１２の主材料としては、例えば、前述したコア層１３の主材料と同様の材料を用いることができる。
【００４９】
導光体１の幅は、特に限定されないが、１〜１００ｍｍ程度であるのが好ましく、２〜１０ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００５０】
また、導光体１中に形成されるコア部１４の数は、特に限定されないが、１〜１００本程度であるのが好ましい。なお、コア部１４の数が多い場合は、必要に応じて、導光体１を多層化してもよい。具体的には、図２に示す導光体１の上に、さらにコア層とクラッド層とを交互に重ねることにより多層化することができる。
【００５１】
なお、導光体１は、必要に応じて、クラッド層１１の下面に支持フィルムを、クラッド層１２の上面にカバーフィルムを、それぞれ積層するようにしてもよい。これにより、コア層１３やクラッド層１１、１２を外力や環境変化から保護することができる。
【００５２】
支持フィルムおよびカバーフィルムの構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料が挙げられる。
【００５３】
また、支持フィルムおよびカバーフィルムの厚さは、特に限定されないが、５〜５００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜４００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、支持フィルムおよびカバーフィルムは、適度な剛性を有するものとなるため、外力や環境変化からコア層１３およびクラッド層１１、１２を確実に保護することができる。
【００５４】
なお、支持フィルムやカバーフィルムは、それぞれ必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。
【００５５】
このような導光体１は、図２に示すように、接着層４を介して接着されている。
接着層４を構成する接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤の他、ポリエステル系、変性オレフィン系の各種ホットメルト接着剤等が挙げられる。
【００５６】
また、硬化後の接着層４の厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜１００μｍであるのが好ましく、５〜６０μｍであるのがより好ましい。これにより、接着層４は、十分な接着力を発揮しつつ、厚さが不均一になりにくいため、導光体１が上面２０ａに対して大きく傾いてしまうのを抑制することができる。
【００５７】
−光路変換部材−
光路変換部材３は、導光体１のコア部１４の端面１４ａから光を出射させたとき、その光を反射面３１において反射可能な位置に設けられている。
【００５８】
図２に示す光路変換部材３は、コア部１４の光路を含むとともにコア層１３とクラッド層１１との界面に直交する平面において切断されたとき、その切断面が台形をなすような形状を有するブロック体である。すなわち、光路変換部材３は、底面が台形をなす柱状体状をなしており、その柱状体の側面、すなわち底面同士をつなぐ面が基材２の上面２０ａに臨むように載置されている。具体的には、柱状体の側面のうち、台形の下底に相当する辺を含む面を「下面３０ａ」とすると、この下面３０ａが基材２の上面２０ａに臨むように、光路変換部材３が上面２０ａ上に載置されている。
【００５９】
また、柱状体の側面のうち、台形の上底に相当する辺を含む面を「上面３０ｂ」とし、台形の脚に相当する辺を含む２つの面を「壁面３０ｃ、３０ｄ」とする。そして、壁面３０ｃ、３０ｄのうち、導光体１側に位置する壁面３０ｃが前述した反射面３１となる。
【００６０】
ここで、本実施形態では、前述したように、反射面３１と、基材２の上面２０ａと平行な平面Ｆと、のなす角度のうち、光路変換部材３側における角度θ（図３参照）が０°超３０°以下になっている。コア部１４から出射した光Ｌが、このような反射面３１に当たると、入射角とほぼ等しい反射角で反射する。そして、図１および図２に示すように、光路変換部材３から離れる方向へ放射される。
【００６１】
その結果、光Ｌは、原理的には、平面Ｆに対して角度２θをなす方向へ放射されることとなる。本明細書では、この角度２θが９０°よりも小さい角度であることから、「低角」と称する。なお、この角度２θは、実際には、反射面３１の角度や面精度の誤差に応じて変化するため、角度θの２倍値から多少ずれていてもよい。
【００６２】
光路変換部材３は、導光体１と別の部材であることから、導光体１と異なる材料で構成可能である。また、別の部材であることから、反射面３１を研磨するといった加工を行う際にも、導光体１に影響を及ぼすことなく加工することができる。これらの理由により、光路変換部材３では、大きな反射面３１であっても面精度を高めやすい。その結果、反射面３１の面精度が反射角に影響を及ぼしやすい「低角」での反射を行わせるにあたって、反射面３１は、優れた反射特性を示すことができる。
【００６３】
また、従来には、導光体の一部を除去して空気との界面を形成し、その界面において低角での反射を行わせる構造もあったが、そのような空気との界面では、低角での反射に必要な比較的大きな反射面を均一な精度で形成することが難しいという課題があった。
【００６４】
これに対し、本実施形態によれば、反射面３１の加工が容易であることから、製造容易性が高いという利点もある。
【００６５】
光路変換部材３の主材料としては、例えば、金属材料、セラミックス材料、ガラス材料、樹脂材料、またはこれらのうちの２種以上を複合した複合材料等が挙げられる。各材料の具体例としては、前述したものが挙げられる。
【００６６】
また、このうち、光路変換部材３の主材料は、金属材料またはガラス材料であるのが好ましい。これらの材料は、加工性が良好で、かつ剛性が高い。このため、面精度の高い反射面３１を長期にわたって維持し得る光路変換部材３を構成する材料として有用である。
【００６７】
加えて、金属材料は、特有の金属光沢を有するため、研磨して得られた面をそのまま反射面３１として利用することができる。したがって、金属材料を用いることにより、反射損失の小さい反射面３１を得ることができる。
【００６８】
金属材料としては、例えば、ステンレス鋼のような各種鉄合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金、銅合金、銀合金等の各種合金、または、例えば金、白金のような各種金属単体等が挙げられる。
【００６９】
一方、ガラス材料は、金属材料よりも熱膨張率が小さい。したがって、ガラス材料を用いることにより、温度変化に伴う光学特性の変化をより小さく抑えることができる。なお、ガラス材料を用いる場合、反射面３１に光反射層を成膜する。光反射層には、例えば金属膜を用いることができる。また、金属膜の成膜には、例えば気相成膜法、めっき法等が用いられる。
【００７０】
また、図３に示す反射面３１は、平坦面になっている。このような平坦面であれば、加工が容易であるため、広い面積にわたって面精度の高い反射面３１を得ることができる。かかる反射面３１は、光路変換における損失を抑えるために有用である。
【００７１】
なお、本明細書における平坦面は、完全な平坦面に加え、製造誤差を許容する概念である。
【００７２】
一方、反射面３１は、凹曲面であってもよい。反射面３１が凹曲面である場合、反射面３１で受けた光を集束させつつ反射することができる。
【００７３】
この凹曲面の形状は、特に限定されず、球面であっても、非球面であってもよい。非球面の例としては、例えば、放物線回転面、双曲線回転面、多次関数曲線回転面等が挙げられる。
【００７４】
なお、凹曲面の場合、前述した角度θは、凹曲面における凹みの最も深い部分に仮想的に接する平面と、基材２の上面２０ａと平行な平面Ｆと、のなす角度のうち、光路変換部材３側における角度とする。
【００７５】
また、図２に示す光路変換部材３は、その側面に上面３０ｂを含んでいる。この上面３０ｂは、基材２の上面２０ａと平行な面である。つまり、光路変換部材３の表面には、基材２の上面２０ａ（主面）と平行な面を含んでいる。このような上面３０ｂは、光路変換部材３を基材２の上面２０ａに配置する作業において、光路変換部材３を保持する保持面として有用である。すなわち、光路変換部材３を基材２の上面２０ａに配置する際には、真空吸着等の手段を用いて光路変換部材３を保持する必要がある。そうすると、光路変換部材３の表面のうち、基材２側とは反対側に位置する上面３０ｂは、真空吸着等による保持面として最適である。これにより、光路変換部材３を容易に保持し、位置合わせを行うことができる。
【００７６】
なお、上記の「平行」とは、製造誤差を含む概念である。すなわち、上面３０ｂは、基材２の上面２０ａに対して製造誤差として発生しうる±５°以下の傾きを含んでいても、「平行」とみなすことができる。
【００７７】
なお、光路変換部材３の形状は、特に限定されないため、上面３０ｂが省略されてもよい。その場合、図２に示す光路変換部材３の柱状体の底面は、台形ではなく、三角形になる。さらに、柱状体の底面の形状は、その他の四角形、五角形、六角形、八角形のような多角形であってもよく、一部に曲線を含む形状であってもよい。
【００７８】
以上のような光路変換部材３は、図２に示すように、接着層５を介して接着されている。
【００７９】
接着層５を構成する接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤の他、ポリエステル系、変性オレフィン系の各種ホットメルト接着剤等が挙げられる。
【００８０】
また、硬化後の接着層５の厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜１００μｍであるのが好ましく、５〜６０μｍであるのがより好ましい。これにより、接着層５は、十分な接着力を発揮しつつ、厚さが不均一になりにくいため、光路変換部材３が上面２０ａに対して大きく傾いてしまうのを抑制することができる。
【００８１】
なお、図１ないし図３では、基材２および光路変換部材３が互いに異なる部材として図示しているが、これらは互いに同一の部材であってもよい。すなわち、基材２および光路変換部材３は、互いに一体になっていてもよい。
【００８２】
図４は、図２に示す低角光路変換構造の変形例であって、基材２と光路変換部材３とが互いに一体になっている例を示す図である。
【００８３】
図４に示す基材２および光路変換部材３は、互いに同一の材料で構成され、かつ、双方の界面が存在していない。このような一体化を図ることにより、基材２に対する光路変換部材３の位置精度を特に高めることができる。また、低角光路変換構造１００全体の信頼性をより高めることができる。
【００８４】
≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る低角光路変換構造について説明する。
【００８５】
図５は、第２実施形態に係る低角光路変換構造を示す分解斜視図である。図６は、図５に示す低角光路変換構造が組み立てられたときの断面図である。
【００８６】
以下、第２実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図５および図６において第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８７】
第２実施形態は、基材２の形状が異なる以外、第１実施形態と同様である。すなわち、図５および図６に示す基材２は、上面２０ａに開口する凹部２１、２２を備えている。
【００８８】
このうち、凹部２１は、導光体１が挿入可能な大きさを有している。そして、図６に示すように凹部２１内に導光体１が配置されている。このとき、凹部２１は、導光体１の位置決めをするためのガイドとして利用される。その結果、導光体１の位置は、凹部２１に案内されることとなり、基材２に対する導光体１の位置精度をより高めることができる。
【００８９】
なお、図６では、接着層４を介して導光体１が凹部２１の底面に接着されている。この場合、接着層４は、導光体１と凹部２１の底面との間隙を埋めるように設けられるが、その際、接着剤の一部が間隙からはみ出すおそれがある。
【００９０】
これに対し、本実施形態では、凹部２１が設けられているため、接着層４の余分を凹部２１内に留めることができる。これにより、余分な接着剤が、例えば導光体１の端面１４ａに這い上がり、付着してしまうのを抑制することができる。その結果、端面１４ａにおいて入出射する光の進行が、意図せず付着した接着剤によって妨げられることを抑制することができる。
【００９１】
凹部２１の深さは、導光体１の厚さや接着層４の厚さおよび使用量等に応じて適宜設定される。一例として、導光体１のコア部１４が凹部２１の外部に出ているように、凹部２１の深さを設定するようにすればよい。例えば、凹部２１の深さは、３０μｍ以上１ｍｍ以下であるのが好ましく、５０μｍ以上５００μｍ以下であるのがより好ましい。
【００９２】
また、凹部２２は、光路変換部材３を挿入可能な大きさを有している。そして、図６に示すように凹部２２内に光路変換部材３が配置されている。このとき、凹部２２は、光路変換部材３の位置決めをするためのガイドとして利用される。その結果、光路変換部材３の位置は、凹部２２に案内されることとなり、基材２に対する光路変換部材３の位置精度をより高めることができる。
【００９３】
なお、図６では、接着層５を介して光路変換部材３が凹部２２の底面に接着されている。この場合、接着層５は、光路変換部材３と凹部２２の底面との間隙を埋めるように設けられるが、その際、接着剤の一部が間隙からはみ出すおそれがある。
【００９４】
これに対し、本実施形態では、凹部２２が設けられているため、接着層５の余分を凹部２２内に留めることができる。すなわち、凹部２２は、接着剤を溜める接着剤溜まり部として機能する。つまり、基材２は、このような接着剤溜まり部を備えている。これにより、余分な接着剤が、例えば反射面３１に這い上がり、付着してしまうのを抑制することができる。その結果、反射面３１に入射する光の進行が、意図せず付着した接着剤によって妨げられることを抑制することができる。
【００９５】
凹部２２の深さは、光路変換部材３の形状や接着層５の厚さおよび使用量等に応じて適宜設定される。一例として、光路変換部材３の反射面３１のうち、少なくとも光Ｌが照射される領域が凹部２２の外部に出ているように、凹部２２の深さを設定するようにすればよい。例えば、凹部２２の深さは、３０μｍ以上１ｍｍ以下であるのが好ましく、５０μｍ以上５００μｍ以下であるのがより好ましい。
【００９６】
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、基材２は、凹部２１、２２のうち、いずれか一方のみを備えていてもよい。
【００９７】
≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態に係る低角光路変換構造について説明する。
【００９８】
図７は、第３実施形態に係る低角光路変換構造を示す断面図である。
以下、第３実施形態について説明するが、第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図７において第２実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９９】
第３実施形態は、光路変換部材３の形状が異なる以外、第１実施形態と同様である。すなわち、図７に示す光路変換部材３は、柱状体の底面の形状が六角形になっている。そして、柱状体の側面のうち、六角形中の３辺を含む３面が、凹部２２内に挿入されている。具体的には、図７に示す下面３０ａと、その両側に位置する壁面３０ｅ、３０ｆとが、凹部２２の内側に位置している。
【０１００】
一方、六角形中の残る３辺を含む３面は、凹部２２の外側に位置している。具体的には、図７に示す上面３０ｂと、その両側に位置する壁面３０ｃ、３０ｄとが、凹部２２の外側に位置している。
【０１０１】
このような図７に示す光路変換部材３は、その厚さ、すなわち図７における上下方向の長さを、図２に示す光路変換部材３よりも厚くすることができる。すなわち、柱状体の底面を台形から六角形に変更することで、壁面３０ｅ、３０ｆが追加された分、光路変換部材３の厚さが増している。これにより、光路変換部材３の機械的強度を高めることができ、光路変換部材３の変形や破損等の発生を抑制することができる。
【０１０２】
また、図８は、図７に示す低角光路変換構造の変形例を示す断面図である。
図８に示す凹部２２は、底面２２１と、その底面２２１の縁部から開口端とをつなぐ側面２２３と、を備えている。そして、図８に示す凹部２２では、その底面２２１の縁部の深さが図７よりもさらに深くなっている。すなわち、図８に示す凹部２２は、その底面２２１の縁部に設けられた溝２２２を備えている。このような溝２２２を設けることにより、光路変換部材３の下面３０ａと凹部２２の底面２２１との間隙からはみ出した接着層５の余分を溝２２２に溜めることができる。すなわち、溝２２２は、接着剤を溜める接着剤溜まり部として機能する。つまり、基材２は、このような接着剤溜まり部を備えている。これにより、余分な接着剤が、反射面３１に付着するのをより確実に抑制することができる。
【０１０３】
また、溝２２２を底面２２１の縁部に設けることにより、溝２２２よりも内側の底面２２１において光路変換部材３を支持することができる。このため、本実施形態では、光路変換部材３の支持に悪影響を及ぼすことなく、接着剤のはみ出し量の制御が可能になる。
【０１０４】
溝２２２の平面視形状は、特に限定されないが、底面２２１の縁部に沿って凹部２２の全体にわたっているのが好ましい。これにより、接着剤が反射面３１に付着する確率をさらに下げることができる。
【０１０５】
一方、溝２２２の断面形状や深さは、接着層５の厚さおよび使用量等に応じて適宜設定される。
【０１０６】
また、図９は、図７に示す低角光路変換構造の変形例を示す断面図である。
図９に示す凹部２２では、その側面２２３の底面２２１に対する傾きが、凹部２２に開口に向かうにつれて大きくなっている。このように傾きが大きくなっている部分を傾斜面２２４とする。すなわち、図９に示す凹部２２は、底面２２１側に位置する側面２２３と、側面２２３よりも開口側に位置する傾斜面２２４と、を備えている。
【０１０７】
このような傾斜面２２４は、凹部２２に光路変換部材３を挿入する作業を行う際、その挿入を案内するように機能する。すなわち、傾斜面２２４が設けられていることにより、凹部２２の開口が広くなっているため、光路変換部材３を挿入しやすくなっている。これにより、組み立てが容易な低角光路変換構造１００が得られる。
【０１０８】
また、図１０は、図７に示す低角光路変換構造の変形例を示す断面図である。
図１０に示す光路変換部材３は、柱状体の底面の形状が異なる以外、図７に示す光路変換部材３と同様である。図１０に示す光路変換部材３における柱状体の底面は、図７とは異なる台形をなしている。具体的には、図１０に示す台形の上底に相当する辺を含む面を「壁面３０ｅ」、台形の下底に相当する辺を含む面を「壁面３０ｆ」とする。また、台形の脚に相当する辺を含む２つの面が反射面３１および下面３０ａになっている。
【０１０９】
以上のような図７ないし図１０に示す低角光路変換構造１００においても、第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１０】
≪第４実施形態≫
次に、第４実施形態に係る低角光路変換構造について説明する。
【０１１１】
図１１は、第４実施形態に係る低角光路変換構造が備える基材を示す平面図である。
以下、第４実施形態について説明するが、第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１１において第２実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１２】
第４実施形態は、基材２の形状が異なる以外、第１実施形態と同様である。すなわち、図１１に示す基材２では、凹部２１、２２の平面視形状が、第１実施形態と異なっており、凹部２１、２２の平面視における角部に、その角部を外側に向かって拡張した拡張部２３が設けられている。
【０１１３】
このような拡張部２３は、導光体１や光路変換部材３を接着する接着剤が、接着しようとする間隙からはみ出したとき、余分な接着剤を留めることができる。すなわち、拡張部２３は、接着剤を溜める接着剤溜まり部として機能する。つまり、基材２は、このような接着剤溜まり部を備えている。これにより、余分な接着剤が、例えば図２に示す端面１４ａや反射面３１に這い上がり、付着してしまうのを抑制することができる。その結果、端面１４ａにおいて入出射する光や反射面３１に入射する光の進行が、意図せず付着した接着剤によって妨げられることを抑制することができる。
【０１１４】
以上のような図１１に示す低角光路変換構造においても、第１〜第３実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１５】
≪第５実施形態≫
次に、第５実施形態に係る低角光路変換構造について説明する。
【０１１６】
図１２は、第５実施形態に係る低角光路変換構造を示す斜視図である。図１３は、図１２に示す低角光路変換構造の断面図である。なお、図示の便宜のため、図１２では、導光体１および光路変換部材３の輪郭をそれぞれ破線にて図示している。
【０１１７】
以下、第５実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１２および図１３において第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１８】
第５実施形態は、基材２Ａの構成が異なる以外、第１実施形態と同様である。具体的には、図１２および図１３に示す基材２Ａは、厚さ方向に貫通する貫通孔２５、２６を備えている。
【０１１９】
このうち、貫通孔２５は、図１２に示すように、導光体１の長手方向における導光体１の端、すなわち前述した端面１４ａに沿って設けられている。つまり、貫通孔２５の平面視形状は、導光体１の短手方向に平行な長軸を有する長方形をなしている。このため、貫通孔２５は、基材２Ａに導光体１を配置する作業において、導光体１の位置決めをする際のアライメントマークとして機能する。したがって、本実施形態によれば、低角光路変換構造１００の組み立て精度を高めることができる。
【０１２０】
また、貫通孔２５は、図１３に示すように、接着層４の余分が意図しない範囲に広がってしまうのを抑制することができる。すなわち、貫通孔２５は、接着剤を溜める接着剤溜まり部として機能する。これにより、余分な接着剤が、例えば図１３に示す導光体１の端面１４ａに這い上がり、付着してしまうのを抑制することができる。
【０１２１】
一方、貫通孔２６は、導光体１の長手方向における光路変換部材３の両端に沿ってそれぞれ設けられている。このため、貫通孔２６は、基材２Ａに光路変換部材３を配置する作業において、光路変換部材３の位置決めをする際のアライメントマークとして機能する。したがって、本実施形態によれば、低角光路変換構造１００の組み立て精度を高めることができる。
【０１２２】
また、貫通孔２６は、図１３に示すように、接着層５の余分が意図しない範囲に広がってしまうのを抑制することができる。すなわち、貫通孔２６は、接着剤を溜める接着剤溜まり部として機能する。これにより、余分な接着剤が、例えば図１３に示す光路変換部材３の反射面３１や壁面３０ｄに這い上がり、付着してしまうのを抑制することができる。
【０１２３】
また、本実施形態に係る基材２Ａは、第１実施形態と同様の剛性を有していてもよいが、可撓性を有していてもよい。この場合、基材２Ａには、樹脂フィルム等を用いることができる。これにより、基材２Ａの薄型化が図られ、低角光路変換構造１００の低背化を図ることができる。
【０１２４】
樹脂フィルムとしては、特に限定されないものの、例えばポリイミド基板、ポリエステル基板、アラミドフィルム基板等が挙げられる。
【０１２５】
一方、基材２Ａの剛性を補うため、本実施形態に係る基材２Ａを別の部材に貼り付けて用いるようにしてもよい。
【０１２６】
また、貫通孔２５、２６に代えて、基材２Ａの上面に開口する凹部を設けるようにしてもよい。この凹部も、貫通孔２５、２６と同様、接着剤を溜める接着剤溜まり部として機能する。
以上のような第５実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２７】
＜電子機器＞
上述したような本発明によれば、低角であっても光路変換に伴う損失が小さく、かつ、製造が容易な低角光路変換構造１００が得られる。特に低角での光路変換により、多段光導波路において階層の異なる光導波路に対して効率よく入射させることができる。また、低角での光路変換により、出射点への戻り反射が抑制され、光源の不安定化を抑制することができる。このため、かかる低角光路変換構造１００を備えることにより、信頼性の高い電子機器を実現することができる。
【０１２８】
本発明の電子機器としては、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、ＷＤＭ装置、パソコン、テレビ、サーバー、スーパーコンピューター等の情報通信機器類や、医療用機器、センサー機器の他、車両、航空機、船舶の計器類、自動車制御機器、航空機制御機器、鉄道車両制御機器、船舶制御機器、宇宙船制御機器、ロケット制御機器のような移動体制御機器類、発電所、製油所、製鉄所、化学コンビナートのようなプラントを制御するプラント制御機器類等が挙げられる。
【０１２９】
以上、本発明の低角光路変換構造および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１３０】
例えば、前記実施形態に係る各図では、導光体の長手方向の一端部のみを図示しているが、他端部の構成については特に限定されない。すなわち、他端部には、例えば任意の光部品が設けられ、その光部品に光学的に接続されていてもよい。
【０１３１】
また、前記実施形態に係る各図では、導光体の長手方向の一端部から光が出射する様子を図示しているが、光路変換部材を介して入射した光を一端部において受光するようになっていてもよい。
【０１３２】
また、基材には、任意の電子部品が載置されていてもよい。かかる電子部品としては、例えば、発光素子や受光素子のような光素子、光素子を制御したり光信号を処理したりする演算素子、ＲＡＭ、ＲＯＭ、コンデンサー、コイル、抵抗、ダイオード等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１３３】
１      導光体
２      基材
２Ａ    基材
３      光路変換部材
４      接着層
５      接着層
１１    クラッド層
１２    クラッド層
１３    コア層
１４    コア部
１４ａ  端面
１５    側面クラッド部
２０ａ  上面
２１    凹部
２２    凹部
２３    拡張部
２５    貫通孔
２６    貫通孔
３０ａ  下面
３０ｂ  上面
３０ｃ  壁面
３０ｄ  壁面
３０ｅ  壁面
３０ｆ  壁面
３１    反射面
１００  低角光路変換構造
２２１  底面
２２２  溝
２２３  側面
２２４  傾斜面
Ｆ      平面
Ｌ      光
θ      角度
【図１】
2020067615.tif 000003
【図２】
2020067615.tif 000004
【図３】
2020067615.tif 000005
【図４】
2020067615.tif 000006
【図５】
2020067615.tif 000007
【図６】
2020067615.tif 000008
【図７】
2020067615.tif 000009
【図８】
2020067615.tif 000010
【図９】
2020067615.tif 000011
【図１０】
2020067615.tif 000012
【図１１】
2020067615.tif 000013
【図１２】
2020067615.tif 000014
【図１３】
2020067615.tif 000015