(57)【要約】  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５０と、第２の光信号を受信する受光素子と、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ファイバ７０と、第１の樹脂からなる光導波路２３を有する光導波路基板２０と、を具備し、光導波路基板２０に形成された溝２２に、光ファイバ７０および前記第１の光信号が透過する反射面３０Ｍを有するプリズム３０が配設されており、前記プリズム３０の第１の側面３０Ｓ１が、前記溝２２の第１の壁面２２Ｓ１と当接しており、第２の側面３０Ｓ２が前記溝２２の第２の壁面２２Ｓ２と当接している。
2016151670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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ファイバと、
第１の樹脂からなる光導波路を有し、前記光導波路が第１の端面に傾斜角４５度の第１の反射面を有し、第２の端面が前記光ファイバの光路と光結合している、光導波路基板と、を具備する光伝送モジュールであって、
前記光導波路基板に形成された溝に、前記光ファイバおよび前記第１の光信号が透過する傾斜角４５度の第２の反射面を有するプリズムが配設されており、
前記光導波路の光路と、前記光導波路の前記光路に対して直交している前記第１の光素子の光路とが、前記第１の反射面を介して光結合しており、
前記光ファイバの前記光路と、前記光ファイバの前記光路に対して直交している前記第２の光素子の光路とが、前記第２の反射面を介して光結合しており、
前記溝の第１の壁面に前記光導波路の前記第２の端面が露出しており、前記溝の第２の壁面に前記第１の樹脂からなる位置決め部材の一面が露出しており、
前記プリズムの第１の側面が、前記溝の第１の壁面と当接しており、第２の側面が前記溝の第２の壁面と当接していることを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項２】
前記第１の側面が前記光導波路の凸部と当接しており、前記第２の側面が前記位置決め部材の凸部と当接してい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。
【請求項３】
前記第１の光素子および前記第２の光素子が実装された第１基板が、前記光導波路基板の上面に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の光伝送モジュール。
【請求項４】
前記第１の光素子が実装された第１基板が、前記光導波路基板の上面に配設されており、
前記第２の光素子が実装された第２基板が、前記導波路基板の下面に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の光伝送モジュール。
【請求項５】
前記第１の光素子および前記第２の光素子が、それぞれ前記光導波路の直上または直下に配設されてい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。
【請求項６】
前記第１の光素子が前記光導波路の直上または直下に配設されており、
前記位置決め部材が、直交する方向に延設され、端面に傾斜角４５度の第３の反射面がる第２の光導波路を構成しており、
前記第２の光導波路の直上に配設されている前記第２の光素子が、前記第３の反射面、前記第２の光導波路、および前記プリズムを介して前記光ファイバと光結合してい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。
【請求項７】
前記第１の光素子が発光素子で、
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６のいずれか１項に記載の光伝送モジュール。
【請求項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６のいずれか１項に記載の光伝送モジュール。
【請求項９】
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６のいずれか１項に記載の光伝送モジュール。
【請求項１０】
請求項１から請求項９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。
【請求項１１】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光伝送モジュールの製造方法であって、
前記光導波路と前記位置決め部材とが、フォトリソグラフィ法により同時にパターニングされる工程を具備することを特徴とする光伝送モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記プリズムに前記光ファイバを接着する工程のあとに、前記光ファイバが接着された前記プリズムを前記溝の所定位置に配設する工程が行われることを特徴とする請求項１１に記載の光伝送モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光素子が実装された配線板と、前記配線板が主面に接着されているポリマー型の光導波路基板と、を具備する光伝送モジュール、前記光伝送モジュールを有する内視鏡、および前記光伝送モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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進んでいる。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）へ伝送する画像データの信号量が増加するため、メタル配線を介した電気信号伝送に替えて細い光ファイバを介した光信号伝送が好ましい。また双方向光通信技術を活用することで、１本の光ファイバにより、画像データだけでなく、信号処理装置から撮像素子へのクロック信号等の伝送も行うことができる。双方向光通信では、光伝送モジュールにより発光素子が発生する第１の光信号と受光素子が受光する第２の光信号とが合波／分波される。【０００３】
日本国特開２００８−２５００７号公報には、光素子が実装された配線板が上面に接着されたポリマー型の光導波路基板が開示されている。光導波路基板にダイシングブレードを用いて形成した４５度の傾斜面を有する溝に、光素子の光路と光導波路の光路とを光結合するミラーを有するミラーブロックが接着されている。【０００４】
しかし、ミラーブロックを正確に位置決めすることは容易ではなかった。【０００５】
日本国特開平５−１７３０４５号公報には、シリコン基板に光素子およびプリズム等を所定位置に配置するとともに光路となる溝を形成した光半導体モジュールが開示されている。【０００６】
しかし、上記光半導体モジュールでは、前記光路が空気中であるため、光の伝送効率が低下するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２５００７号公報
【特許文献２】特開平５−１７３０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施形態は、光素子と光ファイバとの光結合効率の高い光伝送モジュール、前記光伝送モジュールを有する内視鏡、および前記光伝送モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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ファイバと、第１の樹脂からなる光導波路を有し、前記光導波路が第１の端面に傾斜角４５度の第１の反射面を有し、第２の端面が前記光ファイバの光路と光結合している、光導波路基板と、を具備し、前記光導波路基板に形成された溝に、前記光ファイバおよび前記第１の光信号が透過する傾斜角４５度の第２の反射面を有するプリズムが配設されており、前記光導波路の光路と、前記光導波路の前記光路に対して直交している前記第１の光素子の光路とが、前記第１の反射面を介して光結合しており、前記光ファイバの前記光路と、前記光ファイバの前記光路に対して直交している前記第２の光素子の光路とが、前記第２の反射面を介して光結合しており、前記溝の第１の壁面に前記光導波路の前記第２の端面が露出しており、前記溝の第２の壁面に前記第１の樹脂からなる位置決め部材の一面が露出しており、前記プリズムの第１の側面が、前記溝の第１の壁面と当接しており、第２の側面が前記溝の第２の壁面と当接している。【００１０】
また本発明の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ファイバと、第１の樹脂からなる光導波路を有し、前記光導波路が第１の端面に傾斜角４５度の第１の反射面を有し、第２の端面が前記光ファイバの光路と光結合している、光導波路基板と、を具備し、前記光導波路基板に形成された溝に、前記光ファイバおよび前記第１の光信号が透過する傾斜角４５度の第２の反射面を有するプリズムが配設されており、前記光導波路の光路と、前記光導波路の前記光路に対して直交している前記第１の光素子の光路とが、前記第１の反射面を介して光結合しており、前記光ファイバの前記光路と、前記光ファイバの前記光路に対して直交している前記第２の光素子の光路とが、前記第２の反射面を介して光結合しており、前記溝の第１の壁面に前記光導波路の前記第２の端面が露出しており、前記溝の第２の壁面に前記第１の樹脂からなる位置決め部材の一面が露出しており、前記プリズムの第１の側面が、前記溝の第１の壁面と当接しており、第２の側面が前記溝の第２の壁面と当接している、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。【００１１】
さらに、本発明の別の実施形態の光伝送モジュールの製造方法は、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ファイバと、第１の樹脂からなる光導波路を有し、前記光導波路が第１の端面に傾斜角４５度の第１の反射面を有し、第２の端面が前記光ファイバの光路と光結合している、光導波路基板と、を具備し、前記光導波路基板に形成された溝に、前記光ファイバおよび前記第１の光信号が透過する傾斜角４５度の第２の反射面を有するプリズムが配設されており、前記光導波路の光路と、前記光導波路の前記光路に対して直交している前記第１の光素子の光路とが、前記第１の反射面を介して光結合しており、前記光ファイバの前記光路と、前記光ファイバの前記光路に対して直交している前記第２の光素子の光路とが、前記第２の反射面を介して光結合しており、前記溝の第１の壁面に前記光導波路の前記第２の端面が露出しており、前記溝の第２の壁面に前記第１の樹脂からなる位置決め部材の一面が露出しており、前記プリズムの第１の側面が、前記溝の第１の壁面と当接しており、第２の側面が前記溝の第２の壁面と当接している光伝送モジュールの製造方法であって、前記光導波路と前記位置決め部材とが、フォトリソグラフィ法により同時にパターニングされる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、光素子と光ファイバとの光結合効率の高い光伝送モジュール、前記光伝送モジュールを有する内視鏡、および前記光伝送モジュールの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の光伝送モジュールの断面図である。
【図２】第１実施形態の光伝送モジュールの上面図である。
【図３】第１実施形態の光伝送モジュールの分解図である。
【図４】第１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フローチャートである。
【図５Ａ】第１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斜視図である。
【図５Ｂ】第１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斜視図である。
【図５Ｃ】第１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斜視図である。
【図５Ｄ】第１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斜視図である。
【図５Ｅ】第１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斜視図である。
【図５Ｆ】第１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斜視図である。
【図５Ｇ】第１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斜視図である。
【図６】第１実施形態の光伝送モジュールの要部の上面図である。
【図７】第１実施形態の変形例の光伝送モジュールの断面図である。
【図８】第２実施形態の光伝送モジュールの分解図である。
【図９】第２実施形態の光伝送モジュールの光路を説明するための上面図である。
【図１０】第３実施形態の内視鏡の撮像モジュールの分解図である。
【図１１】第３実施形態の内視鏡斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
＜光伝送モジュール１の構成＞
図１から図３を用いて第１実施形態の光伝送モジュール１について説明する。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（例えば接着層）の図示を省略する。なお、以下、図面のＺ軸増加方向を上方向、Ｚ軸減少方向を下方向という。
【００１５】
光伝送モジュール１は、第１の光素子である発光素子５０と、第２の光素子である受光素子６０と、光導波路基板２０と、プリズム３０と、光ファイバ７０と、を具備する。光導波路基板２０の上面２０ＳＡには、発光素子５０および受光素子６０が実装された第１基板（以下「配線板」ともいう。）４０が、下面２０ＳＢには第２基板１０が、それぞれ配設されている。
【００１６】
光伝送モジュール１では、発光素子５０が送信する第１の波長λ１の第１の光信号と、受光素子６０が受信する第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の第２の光信号とが合波された第３の光信号を、光ファイバ７０が導光する。例えば、第１の波長λ１は、８５０ｎｍであり、第２の波長λ２は、１３００ｎｍである。
【００１７】
発光素子５０は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）であり、入力された駆動電気信号に応じて、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５０は、直径が２０μｍの発光部５１と、発光部５１と電気的に接続された、電気信号を供給するための接続端子５２とを発光面に有する。
【００１８】
受光素子６０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３５０μｍ×３００μｍと超小型の受光素子６０は、直径が５０μｍの受光部６１と、受光部６１と電気的に接続された受信電気信号を出力するための接続端子６２とを受光面に有する。
【００１９】
光導波路基板２０は、光信号を導光するＸ軸方向が長手方向の光導波路であるコア２３の周囲をクラッド２５が取り囲んでいるポリマー型の光導波路基板である。コア２３およびクラッド２５が樹脂からなるポリマー型の光導波路基板２０は、石英等の無機材料からなる光導波路基板よりも、加工が容易で柔軟性に優れている。また、可撓性の光導波路基板２０を２枚の可撓性の第１基板４０と第２基板１０とで挟み込んだ光伝送モジュール１は、可撓性があり、狭い空間への配設が容易である。すなわち、第１基板４０および第２基板１０は可撓性を有することが好ましい。
【００２０】
光導波路であるコア２３は第１の樹脂からなり、クラッド２５は、屈折率が第１の樹脂よりも小さい第２の樹脂からなる。後述するように、クラッド２５は、コア２３の下に配設されている下部クラッド２５Ａと、コア２３の側面および上面を取り囲んでいる上部クラッド２５Ｂとからなる。
【００２１】
そして、光導波路基板２０は、コア２３の材料と同じ第１の樹脂からなる位置決め部材２４が、コア２３と同じ平面内に配設されている。後述するように、コア２３と位置決め部材２４とは、コアシート２３Ｓのパターニングにより同時に作製されている（図５Ａ参照）。
【００２２】
発光素子５０および受光素子６０は、それぞれ配線板４０の電極パッド４３、４４と電気的に接続されている。配線板４０には、第１の光信号の光路ＬＰ５０となる貫通孔４１および第２の光信号の光路ＬＰ６０となる貫通孔４２がある。なお、配線板４０の光透過率が高く、光信号の減衰が許容内であれば、貫通孔４１、４２を形成する必要はない。
【００２３】
光導波路基板２０には、長軸方向がコア２３の長軸方向と平行で、長軸に直交する断面が矩形の溝２２が形成されている。溝２２は、上面が開口で底面が下部クラッド２５Ａの上面２５ＡＳ１である。溝２２は第１の壁面２３Ｓ１（図３参照）にコアの第２の端面２３Ｔ２が露出している。なお、上面に配線板４０が接着されると、溝２２は一方の側面が開口の孔となる。
【００２４】
一方、コア２３の第２の端面２３Ｔ２と対向する第１の端面２３Ｔ１には傾斜角４５度の第１の反射面２１Ｍが形成されている。第１の反射面２１Ｍは、ダイシングブレードを用いて下面側から形成された溝２１の傾斜面である。第１の反射面２１Ｍは、垂直方向（Ｚ軸方向）からコア２３に入射した光を９０度反射して、コア２３の長手方向（Ｘ軸方向）に導光する。
【００２５】
なお、コア２３は、製造時には第１の端面２３Ｔ１から更に延設されていてもよい。しかし、溝２１が形成されると、第１の反射面２１Ｍよりも外側は光導波路として機能しないため、第１の反射面２１Ｍが光導波路であるコア２３の端面となる。
【００２６】
なお、溝２１の壁面、特に第１の反射面２１Ｍには、反射率を高くするために、金等の金属からなる反射膜が成膜されていてもよいし、溝２１の内部が樹脂で充填されていてもよい。
【００２７】
一方、溝２２には、プリズム３０および光ファイバ７０が配設されている。プリズム３０は、平面視矩形の略直方体であり、傾斜角４５度の第２の反射面３０Ｍを有する。第２の反射面３０Ｍは、第１の波長の第１の光信号は透過するが、第２の波長の第２の光信号の光路を反射する。すなわち、プリズム３０は、波長λ１の光を透過し波長λ２の光を反射する特性の反射面３０Ｍを有するダイクロイック直角プリズムである。
【００２８】
図１に示すように、発光素子５０および受光素子６０が実装された第１基板（配線板）４０が、光導波路基板２０の上面に配設されている。そして、発光素子５０および受光素子６０が、コア２３の直上になるように第１基板４０と光導波路基板２０とは位置決めされている。
【００２９】
発光素子５０がＺ軸に平行に出射（送信）した第１の光信号は、第１の反射面２１Ｍで、Ｘ軸平行方向に反射して、コア２３に導光される。言い替えれば、第１の反射面２１Ｍが、導波路であるコア２３の光路ＬＰ２３に対して直交している発光素子５０の光路ＬＰ５０を光路ＬＰ２３と光結合している。第１の光信号は、第２の反射面３０Ｍを通過して光ファイバ７０に入射する。
【００３０】
一方、光ファイバ７０がＸ軸と平行方向に導光した第２の光信号は、第２の反射面３０Ｍで、Ｚ軸平行方向に反射して、受光素子６０の受光部６１に入射し受信される。言い替えれば、第２の反射面３０Ｍが、光ファイバ７０の光路ＬＰ７０に対して直交している受光素子６０の光路ＬＰ６０を光ファイバ７０の光路ＬＰ７０と光結合している。
【００３１】
そして、溝２２に配設されているプリズム３０は、その２側面（３０Ｓ１、３０Ｓ２）が、それぞれ溝２２の第１の壁面２３Ｓ１（図３参照）または第１の壁面２３Ｓ１と直交する第２の壁面２４Ｓ１（図３参照）と当接することで面内方向（ＸＹ方向）の位置が規定されている。なお、プリズム３０は、底面３０ＳＢが下部クラッド２５Ａの上面２５ＡＳ１と当接することで、垂直方向（Ｚ方向）の位置が規定されている。
【００３２】
第２の壁面２４Ｓ１は、第１の樹脂からなる位置決め部材２４の一面である。プリズム３０は、２側面（３０Ｓ１、３０Ｓ２）および底面３０ＳＢの位置が規定されているため、所定位置に正確に配置されている。このため、光伝送モジュール１は、光の伝送効率がよい。
【００３３】
＜光伝送モジュール１の製造方法＞
次に、図４のフローチャートに沿って、光伝送モジュール１の製造方法を説明する。
【００３４】
＜ステップＳ１１＞
第２基板１０の上に、下部クラッドシート２５ＡＳがラミネートされる。第２基板１０には、ＦＰＣ基板、セラミック基板、ガラスエポキシ基板、ガラス基板、シリコン基板等が使用されるが、可撓性基板であることが好ましい。なお、第２基板１０は光導波路基板２０を製造するためのサポート基板であり、光伝送モジュール１の必須の構成要素ではない。また、第２基板１０は、配線を有する配線板、または、接地電位線と接続された導電膜で覆われた電極板であってもよい。
【００３５】
なお、下部クラッドシート２５ＡＳが第１基板１０と密着性が弱い場合には、その間に接着層を設けてもよい。
【００３６】
下部クラッドシート２５ＡＳは、上部クラッドシート２５ＢＳ（図５Ｃ参照）と同じ材料である第２の樹脂からなるフィルムである。第２の樹脂は、コア２３を構成する第１の樹脂よりも低屈折率の樹脂である。下部クラッドシート２５ＡＳはパターニングされないが、パターニングされる上部クラッドシート２５ＢＳにも用いる第２の樹脂は、（Ａ）ベースポリマー、（Ｂ）光重合性化合物および（Ｃ）光重合開始剤を含有することが好ましい。ただし、下部クラッド２５Ａと上部クラッド２５Ｂとは、それぞれがクラッド２５としての機能を有していれば、必ずしも全く同じ樹脂から構成されている必要はない。例えば、下部クラッドシート２５ＡＳは、光重合性化合物および光重合開始剤を含有していなくともよい。
【００３７】
ベースポリマーはクラッドの機械的強度を確保するためのものであり、透明性の高い樹脂、例えば、高純度ポリイミド系樹脂またはポリエーテル系樹脂等からなる。光重合性化合物としては、（メタ）アクリレート等の紫外線等の光の照射によって重合するものであれば特に限定されない。光重合開始剤としては、特に制限はなく、例えば重合性化合物がエポキシ化合物の場合には、アリールジアゾニウム塩などである。
【００３８】
このほかに必要に応じて、樹脂には、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、可視光吸収剤、着色剤、可塑剤、安定剤、および充填剤などのいわゆる添加剤を本発明の効果に悪影響を与えない割合で添加してもよい。
【００３９】
本実施形態では、耐熱性、透明性、および等方性に優れている、屈折率１．４０〜１．７５のフッ素化ポリイミド樹脂をベースポリマーとして用いた。
【００４０】
下部クラッドシート２５ＡＳは、上記組成物を溶媒に溶解して、支持体フィルムに塗布し、溶媒を除去することにより製造される。
【００４１】
下部クラッドシート２５ＡＳおよび上部クラッドシート２５ＢＳ（図５Ｃ参照）は、厚さが、５μｍ以上５００μｍ以下が好ましい。厚さが、５μｍ以上であると、光の閉じ込めに必要なクラッドの厚みが確保でき、５００μｍ以下であると、厚さを均一にすることが容易である。
【００４２】
下部クラッドシート２５ＡＳは、ラミネート後に紫外線照射等により硬化処理が行われ下部クラッド２５Ａとなる。下部クラッドシート２５ＡＳの材料は、感光性を有しないベースポリマーだけでもよい。
【００４３】
次に、下部クラッド２５Ａの上に、コア２３および位置決め部材２４となる第１の樹脂からなるコアシート２３Ｓがラミネートされる。第１の樹脂は、第２の樹脂よりも屈折率が高く、パターニング可能な樹脂である。例えば、第１の樹脂は、第２の樹脂と略同じ組成で、分子量、添加剤量等で屈折率が制御されている。本実施形態では、第１の樹脂と第２の樹脂とは、同じポリイミドからなるが、第１の樹脂は屈折率が１．５５５で、第２の樹脂は屈折率が１．５３７とした。
【００４４】
コアシート２３Ｓの厚さは、光導波路となるコア２３の高さとなる。導光性を担保するために、コアシート２３Ｓの厚さは、５μm以上１００μm以下が好ましい。
【００４５】
＜ステップＳ１２＞  図５Ａ
ネガ型フォトマスク２３ＳＭを介してコアシート２３Ｓに紫外線が照射（露光）される。
【００４６】
フォトマスク２３ＳＭには、コア２３および位置決め部材２４の形状に相当する領域が透明になっているネガ型マスクである。このため、コア２３および位置決め部材２４となる領域にだけ紫外線が照射され、その領域の第１の樹脂が重合する。
【００４７】
＜ステップＳ１３＞  図５Ｂ
現像処理により、紫外線が照射されなかった領域の第１の樹脂が溶解し、コア２３および位置決め部材２４が同時に形成される。
【００４８】
光伝送モジュール１の製造方法では、コア２３と位置決め部材２４とが、フォトリソグラフィ法により同時にパターニングされる。
【００４９】
パターニング工程は、上記直接露光法に限られるものではなく、選択重合法、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法、またはフォトブリーチング法であってもよい。
【００５０】
フォトマスクの寸法精度は高いため、コア２３および位置決め部材２４の相対的位置関係は正確に規定される。
【００５１】
光導波路となるコア２３は、幅が５μm以上１００μm以下が好ましい。位置決め部材２４は、コア２３の第２の端面２３Ｓ１と直交する側面２４Ｓ１を所定位置に有していれば、それ以外の部分の形状は特に限定されない。
【００５２】
なお、ポリエチレンテレフタレート等からなり柔軟性および強靭性のあるキャリアフィルムに配設された第１の樹脂からなるコアシート２３Ｓをパターニング後に、下部クラッド２５Ａの上に転写して、コア２３および位置決め部材２４を配設してもよい。
【００５３】
＜ステップＳ１４＞  図５Ｃ
上部クラッドシート２５ＢＳが積層（ラミネート）される。コア２３を覆うために、上部クラッドシート２５ＢＳの厚さ下限値は、（コアシート２３Ｓの厚さと下部クラッドシート２５ＡＳの厚さとを加算した値）超とする必要がある。上部クラッドシート２５ＢＳの厚さは、（前記下限値＋１０μm以上１００μm）以下が好ましい。例えば、下部クラッドシート２５ＡＳの厚さが３０μm、コアシート２３Ｓの厚さが２５μmの場合、上部クラッドシート２５ＢＳの下限厚さは５５μmであるが、好ましくは６５μm以上１５５μm以下である。
【００５４】
＜ステップＳ１５＞  図５Ｄ
上部クラッド２５Ｂに所定の溝２２を形成するため、上部クラッドシート２５ＢＳのパターニングが行われる。例えば、ネガ型フォトマスクを用いた直接露光法により溝２２が形成される。
【００５５】
別途、図５Ｅに示すように、発光素子５０および受光素子６０が第１基板（第１の配線板）４０に表面実装される。すなわち、発光部５１が第２基板４０の貫通孔４１と対向する位置に配置された状態で、発光素子５０が第１基板４０にフリップチップ実装される。受光素子６０は、受光部６１が第２基板４０の貫通孔４２と対向する位置に配置された状態で、第１基板４０にフリップチップ実装される。
【００５６】
例えば、発光素子５０の接続端子５２であるＡｕバンプが、第２基板４０の電極パッド４３と超音波接合される。なお、接合部にはアンダーフィル材またはサイドフィル材等の封止剤が注入されてもよい。第２基板４０に、半田ペースト等を印刷し、発光素子５０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、受光素子６０の接続端子６２が、第２基板４０の電極パッド４４と接合される。
【００５７】
＜ステップＳ１６＞
一方、第２基板１０が接着された光導波路基板２０の下面側（第２基板側）から、ダイシングブレードを用いてＶ溝２１が形成される。Ｖ溝２１は、垂直面と、傾斜角度４５度の第１の反射面２１Ｍとを有する。そして、Ｖ溝２１はコア２３に到達する深さを有する。
【００５８】
なお、図１では、コア２３が光導波路基板２０の端面にまで延設されており、溝２２がコア２３を分断し第１の反射面２１Ｍが形成される場合を示している。このため、溝２２の垂直面にも、第１の反射面２１Ｍと同じようにコア２３およびクラッド２５が露出している。しかし、コア２３はＶ溝２１の第１の反射面２１Ｍの位置まで延設されており、溝２２の垂直面が全てクラッドの露出面であってもよい。
【００５９】
＜ステップＳ１７＞  図５Ｆ
第１基板４０が光導波路基板２０の主面２０ＳＡに接着される。すなわち、発光素子５０および受光素子６０が実装された配線板である第１基板４０が、光導波路基板２０の上面２０ＳＡに配設される。溝２２は上面が第２基板４０で覆われて穴となる。
【００６０】
＜ステップＳ１８＞  図５Ｇ
プリズム３０に光ファイバ７０が接着される。例えば、径が１２５μｍのマルチモード型の光ファイバ７０は、光を伝送する径が５０μｍのコア７１と、コア７１の外周を覆うクラッド７２とからなる。光ファイバ７０は、樹脂からなる外皮に覆われていてもよい。
【００６１】
直方体のプリズム３０は、上面３０ＳＵと下面３０ＳＤと４側面３０Ｓ１〜３０Ｓ４とを有する。そして、プリズム３０の第３の側面３０Ｓ３が光透化性の紫外線硬化型接着剤等により光ファイバ７０の端面と接着される。プリズム３０の傾斜角４５度の第２の反射面３０Ｍは、第２の波長の第２の光を上面方向に反射する。一方、第２の反射面３０Ｍは、第１の波長の光を透過する。
【００６２】
＜ステップＳ１９＞
光ファイバ７０が接着されたプリズム３０が、溝２２の側面の開口から挿入され、例えば紫外線硬化型の透明接着剤（不図示）により溝２２に固定される。このとき、図６に示すように、プリズム３０の第１の側面３０Ｓ１が溝２２の第１の壁面２３Ｓ１と当接するように、かつ、第２の側面３０Ｓ２が、第１の壁面２３Ｓ１と直交する第２の壁面２４Ｓ１と当接するように配置される。
【００６３】
ここで、溝２２の第１の壁面２３Ｓ１、第２の壁面２４Ｓ１には、コア２３および位置決め部材２４の第１の樹脂だけでなく、クラッドの第２の樹脂も露出している。第１の樹脂の露出面と第２の樹脂の露出面が完全に同一の平面を構成するようにパターニングすることは容易ではない場合もある。
【００６４】
このため、溝２２は、コア２３および位置決め部材２４が凸になるようにパターニングされていることが好ましい。
【００６５】
例えば、図６に示した光伝送モジュール１では、プリズム３０の側面３０Ｓ１が当接している溝２２の第１の壁面２３Ｓ１は、コア２３からなる高さＤ１の凸部である。また、プリズム３０の側面３０Ｓ２が当接している溝２２の第２の壁面２４Ｓ１は、位置決め部材２４からなる高さＤ２の凸部である。凹部の高さＤ１、Ｄ２は、０．５μｍ以上５μｍ以下であれば、プリズム３０を正確に配置できる。
【００６６】
コア２３および位置決め部材２４は、フォトリソグラフィにより正確に位置規定されている。このため、プリズム３０は、２側面が、コア２３の第２の端面２３Ｓ１および位置決め部材２４の一面２４Ｓ１と当接させているため、水平方向（ＸＹ方向）位置を容易に正確に規定できる。
【００６７】
本実施形態の製造方法によれば、光の伝送効率がよい光伝送モジュール１を容易に製造できる。
【００６８】
なお、光伝送モジュール１では、第１の光素子が発光素子５０で、第２の光素子が受光素子６０であった。しかし、第１の光素子が受光素子で、第２の光素子が発光素子であっても光伝送モジュール１と同じ効果を有することはいうまでもない。さらに第１の光素子および第２の光素子が、共に受光素子または発光素子であってもよい。
【００６９】
＜第１実施形態の変形例＞
次に第１実施形態の変形例の光伝送モジュール１Ａについて説明する。光伝送モジュール１Ａは、光伝送モジュール１と類似しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００７０】
図７に示すように、光伝送モジュール１Ａでは、受光素子６０が実装された第１基板４０Ａが、光導波路基板２０の上面２０ＳＡに配設されており、発光素子５０が実装された第２基板１０Ａが、光導波路基板２０の下面２０ＳＢに配設されている。すなわち、光伝送モジュール１Ａでは、第２基板１０Ａが、電極パッド４３が配設されている配線板である。
【００７１】
コア２３の第１の端面の傾斜角４５度の第１の反射面２１ＭＡは、ダイシングブレードを用いて上面側から形成された溝２１Ａの傾斜角４５度の傾斜面である。第１の反射面２１ＭＡは、下方向からコア２３に垂直に入射した光をコア２３の長手方向に反射する。
【００７２】
光伝送モジュール１Ａは、光伝送モジュール１と同じ効果を有する。
【００７３】
なお、第１基板４０Ａに発光素子５０が実装され、第２基板１０Ａに受光素子６０Ａが実装されている光伝送モジュールが、光伝送モジュール１Ａと同じ効果を有することはいうまでもない。
【００７４】
＜第２実施形態＞
次に第２実施形態の光伝送モジュール１Ｂについて説明する。光伝送モジュール１Ｂは、光伝送モジュール１と類似しているので、同じ構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００７５】
図８および図９に示すように、光伝送モジュール１Ｂでは、プリズム３０Ｂの第２の反射面３０ＭＢが、光ファイバ７０が導光した第２の光信号を面内直交方向（Ｙ方向）に反射する。さらに、細長く延設された位置決め部材が光導波路機能を有し、第２のコア２４Ｂを構成している。第２のコア２４Ｂの端面には斜角４５度の第３の反射面２９Ｍがある。第３の反射面２９Ｍは、光導波路基板２０Ｂの下面側（第２基板側）から、ダイシングブレードを用いて形成された、傾斜角４５度の傾斜面を有するＶ溝２１Ｂ２の壁面である。すなわち、Ｖ溝２１Ｂ２は、溝２２と平行で、Ｖ溝２１と直交している。
【００７６】
発光素子５０Ｂはコア２３の直上に配設されており、受光素子６０Ｂはコア２３と直交する方向に延設された位置決め部材である第２のコア２４Ｂの直上に配設されている。
【００７７】
このため、光ファイバ７０が導光した第２の光信号は、プリズム３０Ｂの第２の反射面３０ＭＢで反射され第２のコア２４Ｂに導光され、第３の反射面２９Ｍで反射されて受光素子６０Ｂに入射する。言い替えれば、受光素子６０Ｂは、第３の反射面２９Ｍ、第２のコア２４Ｂ、およびプリズム３０の第２の反射面３０ＭＢを介して光ファイバ７０と光結合している。
【００７８】
なお、光伝送モジュール１Ｂでは、位置決め部材である第２のコア２４Ｂが、光伝送モジュール１の位置決め部材２４と対向する位置に形成されている。しかし、プリズム３０Ｂも、プリズム３０と同じように、２側面および底面の位置を精度良く配置することが容易であり、光伝送モジュール１Ａは、光伝送モジュール１と同じ効果を有し、さらに、光伝送モジュール１よりも光素子の配置の自由度が高く、小型化（特に短小化）が容易である。
【００７９】
なお、第１の光素子が受光素子で、第２の光素子が発光素子であっても光伝送モジュール１Ｂと同じ効果を有することはいうまでもない。さらに第１の光素子および第２の光素子が、共に受光素子または発光素子であってよい。
【００８０】
なお、本実施形態では、プリズム３０を第１基板４０Ｂに形成した開口部から挿入し固定し、ファイバ７０を溝２２から挿入し固定しているが、プリズム３０とファイバ７０とを接着し固定した後に、溝２２からで挿入し固定してもよい。さらに、溝２２と同形状の開口を第１基板４０Ｂに形成しておき、接着されたプリズム３０とファイバ７０を第１基板４０Ｂの上から配置し固定しても良い。
【００８１】
＜第３実施形態＞
次に、第３の実施の形態の内視鏡９について説明する。
【００８２】
まず、図１０に光伝送モジュール１Ｂを含む撮像モジュール２を示す。撮像モジュール２は、カバーガラス（ガラスリッド）８１と、撮像素子８２と、Ｔ字型の配線板８３と、光伝送モジュール１Ｂと、ケーブル８４と、を有する。Ｔ字型の字型の配線板８３には、撮像素子８２が実装され、さらにケーブル８４が接続されている。なお、合分波機能を有する光伝送モジュール１Ｂの第１基板４０Ｂには、発光素子５０Ｂおよび受光素子６０Ｂだけでなく、半導体ＩＣ（８５）、チップコンデンサ等の電子部品８６が表面実装されている。また、光伝送モジュール１Ｂの光ファイバ７０の端面には光を集光するボールレンズ８７が配設されている。
【００８３】
光伝送モジュール１Ｂは、撮像素子８２と電気信号を送受信する配線板８３に配設されている。光伝送モジュール１Ｂの第１の配線板４０Ｂは、光導波路基板２０Ｂおよび第２の配線板１０Ｂを貫通する貫通配線２８により配線板８３と接続されている。
【００８４】
光伝送モジュール１Ｂは、光ファイバ７０を介して導光された第２の光信号を受光素子６０Ｂが受光して電気信号に変換し撮像素子８２に伝送する。一方、撮像素子８２からの撮像信号は発光素子５０Ｂにより第１の光信号に変換されて光ファイバ７０を介して導光される。例えば、波長λ２の第２の光信号に変換されたクロック信号は、光ファイバ７０から合分波器を備えた光伝送モジュール１Ｂに入射し、受光素子６０Ｂで受光される。 受光された第２の光信号は、電気信号に光電変換されクロック信号として撮像素子８２に入力される。一方、撮像素子８２から出力される撮像信号は、発光素子５０Ｂにより波長λ１の第１の光信号に変換され光ファイバ７０へ導光される。
【００８５】
撮像モジュール２は、撮像素子８２の入出力信号を、小型な合分波機能を有する光伝送モジュール１Ｂによって光に変換し多重化することで、小型化が容易である。
【００８６】
図１４に示すように、内視鏡９は、撮像モジュール２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、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に配設された撮像モジュール３により電気信号に変換される。
【００８７】
内視鏡９は、小型の撮像モジュール２を有するため先端部９Ａが細径である。
【００８８】
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。
【符号の説明】
【００８９】
１、１Ａ、１Ｂ・・・光伝送モジュール
２・・・撮像モジュール
９・・・内視鏡
１０・・・第２基板
２０・・・光導波路基板
２１・・・Ｖ溝
２２・・・溝
２３・・・コア（光導波路）
２４・・・位置決め部材
２５・・・クラッド
３０・・・プリズム
４０・・・配線板（第１基板）
５０・・・発光素子
６０・・・受光素子
７０・・・光ファイバ
【図１】
2016151670.tif 000003
【図２】
2016151670.tif 000004
【図３】
2016151670.tif 000005
【図４】
2016151670.tif 000006
【図５Ａ】
2016151670.tif 000007
【図５Ｂ】
2016151670.tif 000008
【図５Ｃ】
2016151670.tif 000009
【図５Ｄ】
2016151670.tif 000010
【図５Ｅ】
2016151670.tif 000011
【図５Ｆ】
2016151670.tif 000012
【図５Ｇ】
2016151670.tif 000013
【図６】
2016151670.tif 000014
【図７】
2016151670.tif 000015
【図８】
2016151670.tif 000016
【図９】
2016151670.tif 000017
【図１０】
2016151670.tif 000018
【図１１】
2016151670.tif 000019
【国際調査報告】
2016151670.tif 000020
2016151670.tif 000021
2016151670.tif 000022
2016151670.tif 000023