(57)【要約】【課題】光軸ずれを防止でき、また、レンズの損傷を低減できる光結合部材及びこれを備えた光コネクタを提供すること。【解決手段】本発明の光結合部材（１０）は、筒状のホルダ（１１）と、このホルダ（１１）の前方に形成された収容部（１４）に収容されるボールレンズ（１２）と、ホルダ（１１）の収容部の後方に形成されたファイバ保持部（１５）に保持される光ファイバ（１３）と、を有し、収容部（１４）の内面（１４ａ）及び、ファイバ保持部（１５）の内面（１５ａ）は、同一の平滑面で形成されている構成とした。【選択図】図２
2018013603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の保持部材と、前記保持部材の前方に形成された収容部に収容されるレンズと、前記保持部材の前記収容部の後方に形成されたファイバ保持部に保持される光ファイバと、を有し、
前記収容部の内面及び、前記ファイバ保持部の内面は、同一の平滑面で形成されていることを特徴とする光結合部材。
【請求項２】
前記収容部の内面と、前記ファイバ保持部の内面には共に、前方から後方に向かって、或いは、前記内面の周方向に向かって延びる複数本の筋条部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光結合部材。
【請求項３】
前記複数本の筋条部は、前方から後方に向かって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光結合部材。
【請求項４】
前記保持部材には、前記収容部と前記ファイバ保持部との間に、陥没部が形成されており、少なくとも、前記光ファイバが、前記陥没部の内面に当接されて位置決めされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光結合部材。
【請求項５】
前記レンズは、一部が、前記収容部の開口部から突出した状態で前記収容部に収容されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光結合部材。
【請求項６】
前記レンズは、前端部が、前記収容部の開口部と同一の位置に配置され、或いは、前記収容部の開口部から後方方向に後退した状態で前記収容部に収容されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光結合部材。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の光結合部材を備えたことを特徴とする光コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子からの光を集光して光ファイバに入射したり、光ファイバから出射する光を受光素子に集光したりする場合に使用される光結合部材及びこれを備えた光コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
光結合部材は、光源から出射される光を光ファイバ内で伝搬させ、必要に応じて空中に出射させる際、あるいは、空中を伝搬する光を光ファイバ内に入射させる際に使用される。
【０００３】
このような光結合部材においては、例えば、円筒形状のホルダの前方に収容部が形成され、レンズが収容部に収容されており、ホルダの後方には光ファイバが挿入された構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２０８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来では、収容部の内面を、例えば、ドリルにより切削加工し、内面仕上げを行っていた。
【０００６】
しかしながら、切削加工を施すことで、収容部の内面の表面粗さが大きくなる。また、切削加工により、収容部の中心軸が、ホルダに挿入される光ファイバの中心軸から、ずれてしまうこともある。そのため、レンズを収容部へ圧入し、収容部内に収容した際、レンズの中心軸と光ファイバの中心軸とが一致せず、光軸ずれを招く。
【０００７】
また、レンズを収容部内に圧入したときに、収容部の内面の表面粗さが大きいために、レンズ表面が傷ついたり、また、レンズに局部的に過度な応力負荷がかかり、レンズが割れる等の損傷を生じる恐れもある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、光軸ずれを防止でき、また、レンズの損傷を低減できる光結合部材及びこれを備えた光コネクタ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】
本発明の光結合部材は、筒状の保持部材と、前記保持部材の前方に形成された収容部に収容されるレンズと、前記保持部材の前記収容部の後方に形成されたファイバ保持部に保持される光ファイバと、を有し、前記収容部の内面及び前記ファイバ保持部の内面は、同一の平滑面で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明では、収容部の内面とファイバ保持部の内面とが、同一の平滑面であり、収容部の内面の表面粗さは、ファイバ保持部の内面と同様に小さくなっている。また、本発明では、収容部の内面に対して従来のように切削加工を施さないため、収容部の中心軸が、ファイバ保持部の中心軸からずれるのを防止することができる。よって、本発明によれば、レンズを収容部に収容した際に、内面の表面粗さや、収容部の中心軸ずれに基づく、レンズの光ファイバに対する中心軸ずれを防止することができ、したがって、光軸ずれを防止することができる。また、収容部の内面の表面粗さを小さくできるため、レンズの収容部への収容に伴う損傷及びレンズへの応力負荷を従来に比べて低減させることができる。
【００１１】
上記光結合部材において、前記収容部の内面と、前記ファイバ保持部の内面には共に、前方から後方に向かって、或いは、前記内面の周方向に向かって延びる複数本の筋条部が形成されていることが好ましい。これにより、レンズ及び光ファイバの固定がし易くなる。
【００１２】
上記光結合部材において、前記複数本の筋条部は、前方から後方に向かって形成されていることが好ましい。これにより、レンズを収容部に収容した際に、レンズ表面を傷つけにくく、また、光ファイバをファイバ保持部に挿入しやすい。
【００１３】
上記光結合部材において、前記保持部材には、前記収容部と前記ファイバ保持部との間に、陥没部が形成されており、少なくとも、前記光ファイバが、前記陥没部の内面に当接されて位置決めされていることが好ましい。
【００１４】
このように、本発明では、保持部材に、陥没部を形成し、陥没部の内面を光ファイバの位置決め面として利用することができる。この構成により、煩雑な組み立て工程を必要とせず作業効率を向上でき、コストの上昇を抑制しつつ、位置決めを行うことができる。
【００１５】
上記光結合部材において、前記レンズは、一部が、前記収容部の開口部から突出した状態で前記収容部に収容されている構成とすることができる。この構成によれば、レンズの保持部材からの突出部分を、拭き取る等して、レンズへの塵埃の付着を防止でき、光の利用効率を向上させることができる。
【００１６】
上記光結合部材において、前記レンズは、前端部が、前記収容部の開口部と同一の位置に配置され、或いは、前記収容部の開口部から後方方向に後退した状態で前記収容部に収容されている構成とすることができる。この構成によれば、レンズの前端部は、収容部の開口部から外部へ突出していないため、レンズの保護効果を高めることができる。
【００１７】
本発明の光コネクタは、上記に記載の光結合部材を備えたことを特徴とする。本発明によれば、光軸精度に優れ、デバイスとの間での光通信の信頼性が高い光コネクタとすることができる。また、レンズ表面に傷が少なく、レンズへの応力負荷を小さくでき、耐久性に優れた光コネクタとすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
発明によれば、レンズを収容部に収容した際に、レンズの光ファイバに対する中心軸ずれを防止することができ、したがって、光軸ずれを防止することができる。また、収容部の内面の表面粗さを小さくできるため、レンズの収容部への収容に伴う損傷、及びレンズへの応力負荷を従来に比べて低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光結合部材の平面図であり、図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光結合部材の側面図であり、図１Ｃは、図１Ａに示すＡ―Ａ線における断面図である。
【図２】図２Ａは、図１Ｃの部分拡大断面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示す収容部の内面の模式図であり、図２Ｃは、図２Ａに示すファイバ保持部の内面の模式図であり、図２Ｄは、切削加工した収容部の内面の模式図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光結合部材の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る光結合部材の断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る光結合部材の断面図である。
【図６】本実施の形態における光結合部材を備えた光コネクタを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光結合部材の平面図であり、図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光結合部材の側面図であり、図１Ｃは、図１Ａに示すＡ―Ａ線における断面図である。また、図２Ａは、図１Ｃの部分拡大断面図である。
【００２１】
図１の各図や図２Ａに示すように、光結合部材１０は、概して円筒形状を有する保持部材としてのホルダ１１と、このホルダ１１の前端側に保持されるボールレンズ１２と、ホルダ１１の後端側から挿入して支持された光ファイバ１３と、を有して構成される。ボールレンズ１２は、図１Ｃ、図２Ａに示される。
【００２２】
図中に記載したＹ１−Ｙ２方向は、ホルダ１１の延出方向を示す。Ｘ方向は、Ｙ１−Ｙ２方向に対して交差する方向であり、特に図１Ａ示す平面図における一方向を指す。またＺ方向は、Ｙ１−Ｙ２方向、及び、Ｘ方向に対して交差する方向であり、特に図１Ｃや図２Ａの断面図における一方向を指す。
【００２３】
また、以下、明細書中では、「前方」、「前端」、「後方」、「後端」との用語を使用する。「前方」、「前端」とは、ホルダ１１のＹ１方向を指し、具体的には、ボールレンズ１２を収容する側を指す。また、「後方」、「後端」とは、「前方」、「後端」の反対側である、ホルダ１１のＹ２方向を指す。
以下、光結合部材１０を構成する各部材について説明する。
【００２４】
＜ホルダ＞
ホルダ１１は、例えば、金属材料で形成される。特に、防錆性の点、加工性の点、及び表面粗さの観点から、ホルダ１１は、ステンレス鋼、ニッケル（合金含む）で形成されることが好ましい。
【００２５】
ホルダ１１は、図１Ａ、図１Ｂ等に示すように、Ｙ１―Ｙ２方向に沿って延出する略円筒状である。よって、ホルダ１１は、Ｙ１−Ｙ２方向に向けて貫通した穴を有する所定肉厚を備えた金属管である。以下、「内面」と称する場合は、穴（貫通孔）の周囲の壁面を指す。
【００２６】
図１Ｃ、及び図２Ａに示すように、ホルダ１１の前方（Ｙ１側）には、中空状の収容部１４が、前端側に開口部１４ｂを有して形成されている。図１の各図、及び図２Ａに示すように、収容部１４の前端外周面１４ｃは、収容部１４の開口部１４ｂの方向に向けて徐々に肉厚が薄くなるように傾斜して形成されている。この前端外周面１４ｃは、光結合部材１０を、光コネクタを構成するケースに組み込む際のガイド面として機能させることができる。
【００２７】
収容部１４の内面（内径面）１４ａは、ボールレンズ１２全体をその内側に収容可能な寸法で形成されており、ボールレンズ１２が圧入可能に構成されている。本実施の形態において、「収容可能な寸法」となるように、ホルダ１１を円筒状に製造した段階で、寸法が調整されており（すなわち、従来のような切削加工は行われない）、或いは、ボールレンズ１２を収容部１４の大きさに合わせて形成している。
【００２８】
図１Ｃ、及び図２Ａに示すように、収容部１４の後方（Ｙ２側）には、中空状のファイバ保持部１５が形成されている。ファイバ保持部１５の内面（内径面）１５ａは、光ファイバ１３の外径寸法よりも僅かに大径の貫通孔を構成し、この貫通孔は、ファイバ保持部１５の後端側の挿入孔１５ｂにまで連通している。
【００２９】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、ホルダ１１には、その外周面から工具等により押圧加工を施すことで形成される複数の陥没部１６が設けられている。これらの陥没部１６は、収容部１４とファイバ保持部１５との間に設けられ、詳細について後述するように、少なくとも、光ファイバ１３の前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）における位置決め用に利用される。
【００３０】
＜ボールレンズ＞
ボールレンズ１２は、例えば、ガラス材料で形成され、球形状を有する。ボールレンズ１２は、収容部１４内に圧入されて収容される。収容部１４内に収容されたボールレンズ１２は、ファイバ保持部１５内に保持された光ファイバ１３の前端面１３ｃに臨むように配置される。なお、ボールレンズ１２は、プラスチックレンズでもよい。
【００３１】
収容部１４とファイバ保持部１５との間に形成された陥没部１６により、収容部１４に収容されたボールレンズ１２と、ファイバ保持部１５に保持された光ファイバ１３とは、ホルダ１１内で接触することなく、Ｙ１−Ｙ２方向に所定の間隔を空けて対向している。
【００３２】
ボールレンズ１２は、光ファイバ１３から入射される光を平行状態に調整するコリメートレンズで構成することができる。
【００３３】
＜光ファイバ＞
光ファイバ１３は、例えば、その中心を貫通して設けられるコア１３ａと、このコア１３ａを被覆するクラッド１３ｂと、を有して構成される。なお、光ファイバ１３は、更に、クラッド１３ｂを被覆して補強する補強層を有することが好ましい。ただし、補強層は、図示していない。光ファイバ１３のボールレンズ１２に対向する前端面１３ｃにおいては、コア１３ａ、及びクラッド１３ｂ（補強層を有する場合は、補強層を含む）が、同一平面上に配置されている。すなわち、ボールレンズ１２に対向する前端面１３ｃにおいて、コア１３ａ、及びクラッド１３ｂ（補強層を有する場合は、補強層を含む）が揃って配置されている。
【００３４】
光ファイバ１３は、ホルダ１１の後端に位置する挿入孔１５ｂからファイバ保持部１５内に挿入され、その前端面１３ｃがボールレンズ１２の近傍でその球面に対向するように配置した状態で固定されている。図１Ｃ、及び図２Ａに示すように、光ファイバ１３とファイバ保持部１５の内面１５ａとの間には、微小な隙間が設けられているが、この隙間は、例えば、接着剤により埋められている。したがって、光ファイバ１３は、ファイバ保持部１５の内面１５ａに接着固定されている。なお、ホルダ１１の一部を変形させることで、光ファイバ１３を固定するようにしてもよい。
【００３５】
本実施の形態に係る光結合部材１０において、光ファイバ１３は、例えば、グレーデッドインデックス（ＧＩ）型光ファイバで構成され、ファイバ軸に垂直な断面で屈折率が連続的に変化するように構成されている。また、コア１３ａ及びクラッド１３ｂは、例えば、Ｃ−Ｈ結合のＨをＦに置換した全フッ素置換光学樹脂で構成されている。このように、光ファイバ１３を全フッ素置換光学樹脂で構成すると共に、ＧＩ型光ファイバで構成することにより、高速かつ大容量通信を実現することができる。
【００３６】
＜ホルダの内面＞
本実施の形態では、ホルダ１１の前方に形成された収容部１４の内面１４ａと、収容部１４の後方に形成されたファイバ保持部１５の内面１５ａとが、同一の平滑面で形成されている。ここで、収容部１４の内面１４ａと、ファイバ保持部１５の内面１５ａとは、陥没部１６を介して連続した面であり、また、収容部１４の内面１４ａと、ファイバ保持部１５の内面１５ａとの間に陥没部１６が形成されていない領域もある。陥没部１６に関しては、後で詳細に記載するが、陥没部１６の内面１６ａは、凸面１６ａ１と傾斜面１６ａ２、１６ａ３とを有して構成される。よって、収容部１４の内面１４ａには、図２Ａに示す傾斜面１６ａ３の部分は含まれず、収容部１４の内面１４ａは、図２Ａに示す断面においてＹ１−Ｙ２方向に平行に延びる直線部分だけを指す。また、ファイバ保持部１５の内面１５ａには、図２Ａに示す傾斜面１６ａ２の部分は含まれず、ファイバ保持部１５の内面１５ａは、図２Ａに示す断面においてＹ１−Ｙ２方向に平行に延びる直線部分だけを指す。また、収容部１４の内面１４ａと、ファイバ保持部１５の内面１５ａとの間に、陥没部１６が形成されていない領域における、収容部１４の内面１４ａ及びファイバ保持部１５の内面１５ａは、陥没部１６が間に形成されている収容部１４の内面１４ａ及びファイバ保持部１５の内面１５ａと同位置にて定義される。
【００３７】
収容部１４及びファイバ保持部１５の各内面１４ａ、１５ａの状態について、図２Ｂ〜図２Ｄを用いて詳しく説明する。図２Ｂは、図２Ａに示す収容部１４の内面１４ａの模式図である。図２Ｃは、図２Ａに示すファイバ保持部１５の内面１５ａの模式図である。図２Ｄは、切削加工を施した場合の収容部１４´の内面１４ａ´の模式図である。なお、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄは、いずれも、円筒状に湾曲する各内面の一部を平面上に透視投影した平面図である。図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄは、いずれも、各内面を、顕微鏡写真で観察した場合の模式図である。
【００３８】
本実施の形態において、「平滑面」とは、凹凸が少なく滑らかな面であり、各内面１４ａ、１５ａの算術平均粗さ（Ｒａ）が、共に、０．１μｍ未満であると定義される。なお、算術平均粗さ（Ｒａ）の測定条件については後述する。
【００３９】
また、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、各内面１４ａ、１５ａには、複数本の筋条部１７が形成されている。「複数本の筋条部１７」とは、ホルダ１１の製造工程上、内面に形成される微細凹凸を指し、顕微鏡写真では、微細凹凸が筋条の模様のように見える。ホルダ１１の製造では、穴空け工程や、引抜工程が施されるが、このような工程を経ることで、ホルダ１１の内面には、複数本の筋条部１７が形成される。
【００４０】
また、「同一の平滑面」の「同一」とは、厳密な意味での同一ではなく、製造工程上、避けられない誤差を含む概念である。すなわち、上記した算術平均粗さ（Ｒａ）の範囲内にあれば、収容部１４の内面１４ａと、ファイバ保持部１５の内面１５ａとは、「同一の平滑面」である。また、「同一の平滑面」にあっては、上記した複数本の筋条部１７は、各内面１４ａ、１５ａにおいて同じ方向に形成されていることが好ましい。
【００４１】
図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、収容部１４の内面１４ａと、ファイバ保持部１５の内面１５ａに、複数本の筋条部１７が形成されているとき、各内面１４ａ、１５ａで筋条部１７の本数が多少違っていても、また、筋条部１７の形成方向が多少異なっていてもよい。また、図２Ｂ及び図２Ｃでは、複数本の筋条部１７が、前方から後方（Ｙ１−Ｙ２）に向けて形成されているが、方向を限定するものではない。例えば、複数本の筋条部１７は、各内面１４ａ、１５ａの周方向（Ｙ１−Ｙ２に対して交差する方向）に向けて形成されていてもよい。これにより、ボールレンズ１２及び光ファイバ１３の固定がし易くなる。ただし、複数本の筋条部１７が、前方から後方（Ｙ１−Ｙ２）に向けて形成されていることが好ましい。これにより、ボールレンズ１２を収容部１４に収容した際に、ボールレンズ１２表面を傷つけにくく、また、光ファイバ１３をファイバ保持部１５に挿入しやすい。
【００４２】
ここで、図２Ｄには、参照例として、収容部１４´の内面１４ａ´に対してドリルによる切削加工を仕上げ加工として行ったときに現れる複数本の筋条部１８を示す。なお、図２Ｄには、一本の筋条部１８にのみ符号を付した。図２Ｄに示すように、収容部１４´の内面１４ａ´には、周方向（Ｙ１−Ｙ２方向に対して交差する方向であり、図２Ｄでは代表的にＺ方向とした）に延びる複数本の筋条部１８が形成される。すなわち、図２Ｄに示す筋条部１８は、図２Ｂに示す収容部１４の内面１４ａに形成された筋条部１７の方向に対し、透視投影において交差する方向に形成される。また、図２Ｄに示すように、筋条部１８のピッチ（各筋条部１８の間隔）は、図２Ｂに示す、筋条部１７のピッチに比べて小さく、単位面積当たりの筋条部１８の数は、筋条部１７よりも多くなっている。また、筋条部１８は、凹部や凸部で構成されており、凹部の深さや凸部の高さは、筋条部１７のそれよりも大きい。このため、図２Ｄに示す周方向に複数の筋条部１８が形成された内面１４ａ´の表面粗さは、筋条部１７の形成された本実施の形態の収容部１４の内面１４ａよりも大きくなる。また、図２Ｄの場合のように、ホルダ１１の製造後、収容部１４´の内面１４ａ´に対して切削加工を施すと、収容部１４´の中心軸が、ファイバ保持部１５の中心軸からずれる可能性がある。
【００４３】
これに対して、本実施の形態では、従来のようなドリルによる切削加工を、収容部１４の内面１４ａに対して施さないため、収容部１４の内面１４ａの表面粗さは、図２Ｄの場合よりも小さくなっている。そして、本実施の形態では、収容部１４の内面１４ａとファイバ保持部１５の内面１５ａとが、同一の平滑面で構成されている。よって、収容部１４の内面１４ａの表面粗さは、ファイバ保持部１５の内面１５ａと同様に小さくなっている。
【００４４】
「切削加工を施していない」とは、ホルダ１１を既存の方法で円筒状に製造した後、内面に対する加工処理を施していない状態を指す。
【００４５】
本実施の形態では、収容部１４の内面１４ａに対して従来のように切削加工を施していないため、収容部１４の中心軸Ｏ１（図２Ａ参照）は、ファイバ保持部１５の中心軸Ｏ２と一致した状態に維持することができる。よって、本実施の形態によれば、収容部１４に収容されたボールレンズ１２と、ファイバ保持部１５に保持された光ファイバ１３との光軸ずれを適切に防止することができる。すなわち、光ファイバ１３内にて光を伝搬するコア１３ａの延長線上に、ボールレンズ１２の中心を精度よく位置させることができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、収容部１４の内面１４ａの表面粗さは小さいので、ボールレンズ１２を収容部１４に圧入して収容した際、ボールレンズ１２の表面に付く傷を従来に比べて低減させることができる。なお、本実施の形態において、ボールレンズ１２の表面に多少傷がついても、その傷の付く表面領域は、ボールレンズ１２のコリメート領域から外れた位置にあり、光利用効率を効果的に高めることができる。ここで、「光利用効率」とは、光源（図示しない）から出射された光量に対して、光結合部材１０から出射される光量の割合を指す。
【００４７】
以下に、図２Ｂ及び図２Ｃの本実施例における各内面１４ａ、１５ａの算術平均粗さ（Ｒａ）と、図２Ｄの参照例の内面１４ａ´の算術平均粗さ（Ｒａ）とを測定した。実験では、ホルダ１１を電鋳で形成し、実施例については、各内面１４ａ、１５ａに加工を施さず、参照例については、内面１４ａ´に精密ドリル切削加工を施した。そして、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１（ＩＳＯ４２８７−１９９７準拠）に基づいて、測定長さが２００μｍ、ガウシアンフィルタが２５μｍ、レンズ倍率５０倍の条件で、非接触式測定装置Ｔａｙｌｏｒ  Ｈｏｂｓｏｎ  Ｔａｌｙｓｕｒｆ  ＣＣＩ（ＡＭＥＴＥＫ社製）により、各内面のＹ１−Ｙ２方向の算術平均粗さ（Ｒａ）を測定した。算術平均粗さ（Ｒａ）は、各内面について１０回計測し、その平均値を算出した。その結果が、表１に示されている。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１に示すように、実施例では、各内面１４ａ、１５ａの算術平均粗さ（Ｒａ）が、共に、０．１μｍ未満であった。一方、参照例では、内面１４ａ´の算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．１μｍを超えることがわかった。
【００５０】
上記したように、本実施の形態においては、収容部１４の内面１４ａと、ファイバ保持部１５の内面１５ａとが、同じ平滑面とされているが、収容部１４の内面１４ａの一部の表面粗さが、ファイバ保持部１５の内面１５ａの表面粗さよりやや大きくなっていてもよい。ただし、この場合でも、図２Ｄに示す従来の収容部１４´の内面１４ａ´の表面粗さより小さい。
【００５１】
図２Ａに示すように、収容部１４の内面１４ａのうち、ボールレンズ１２の前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に対して交差する最大径位置Ｏ３よりも前方内面１４ａ１の表面粗さが、最大径位置Ｏ３よりも後方内面１４ａ２の表面粗さより大きくなる場合がある。これは、ホルダ１１及びボールレンズ１２の材質や、圧入の際の圧力によって、ボールレンズ１２を収容部１４に圧入した際に、内面１４ａの表面粗さが大きくなることによる。
【００５２】
このように、前方内面１４ａ１と後方内面１４ａ２との表面粗さが、上記した算術平均粗さで測定した際に、同じであっても（すなわち、収容部１４の内面１４ａの全域が同じ平滑面）、多少異なっていても、どちらの形態も本実施の形態に含まれる。
【００５３】
後方内面１４ａ２より粗面の前方内面１４ａ１は、光結合部材１０に衝撃等が加わったときの、ボールレンズ１２の収容部１４からの抜け止め防止として機能する。
【００５４】
収容部１４の内面１４ａと、ファイバ保持部１５の内面１５ａとの表面粗さはほぼ同じであるが、ボールレンズ１２の圧入表面が多少荒れた状態とされていても、高い光利用効率を維持することができる。
【００５５】
＜陥没部＞
続いて、収容部１４とファイバ保持部１５との間に形成された陥没部１６について、図２Ａを参照しながら説明する。陥没部１６は、収容部１４の内面１４ａ及び、ファイバ保持部１５の内面１５ａ側に突出しており、その突出した部分の面を陥没部１６の内面１６ａとする。
【００５６】
図２Ａに示すように、収容部１４の内面１４ａ及び、ファイバ保持部１５の内面１５ａと連続する陥没部１６の内面１６ａは、凸面１６ａ１と傾斜面１６ａ２、１６ａ３とを有して構成される。
【００５７】
図２Ａに示すように、陥没部１６の内面１６ａには、光ファイバ１３と対向する側に、光ファイバ１３の前端面１３ｃと平行な面に対して所定角度θ１で傾斜する傾斜面１６ａ２が形成されている。また、陥没部１６の内面１６ａには、ボールレンズ１２と対向する側にも、傾斜した傾斜面１６ａ３が形成されている。このような陥没部１６は、例えば、先細形状の工具を用いて、ホルダ１１の外周面に対してホルダ１１の内径中心方向に向けて押圧加工を施すことにより設けられる。このような工具で押圧加工することにより、陥没部１６の内面１６aに、その押圧加工時における中心軸を基準として、ボールレンズ１２に対向する部分の角度と、光ファイバ１３に対向する部分の角度とが所定角度で規定された傾斜面１６ａ２、１６a３を形成することができる。
【００５８】
また、ホルダ１１においては、このような陥没部１６がホルダ１１の同一周上に複数（本実施の形態においては、３つ。そのうちの２つが図２Ａに見えている）設けられている。同一周上への陥没部１６の形成は、例えば、上述した先細形状の工具により、ホルダ１１の外周面から同時に押圧加工を施すことが考えられる。このように、同一周上に複数の陥没部１６を設けることにより、より高精度な位置決めを行うことが可能になる。
【００５９】
ところで、陥没部１６の内面１６ａに形成された光ファイバ１３と対向する傾斜面１６ａ２に、光ファイバ１３の前端面１３ｃの一部が当接され、これにより、光ファイバ１３を挿入方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に位置決めすることができる。このとき、光ファイバ１３が傾斜面１６ａ２に当接する部分は、クラッド１３ｂの部分である。このため、陥没部１６が、光ファイバ１３の前端面１３ｃからボールレンズ１２への光の進行を妨げるものではなく、光ファイバ１３からボールレンズ１２への光の伝播効率を高い状態に維持できる。
【００６０】
傾斜面１６ａ２の所定角度θ１は、０°以上２０°以下となるように設けられている。よって、傾斜面１６ａ２は、Ｙ１−Ｙ２方向に対して直交した垂直面であってもよい。この場合、傾斜面１６ａ２は、光ファイバ１３のクラッド１３ｂと面接触する。このように、傾斜面１６ａ２の所定角度θ１を前端面１３ｃと平行な面方向に対して２０°以下に設け、光ファイバ１３の前端面１３ｃを傾斜面１６ａ２に当接させることにより、光ファイバ１３を構成するコア１３ａ及び、クラッド１３ｂ（及び、補強層があれば補強層）のＹ１−Ｙ２方向に対する位置精度を、高精度に保つことができる。
【００６１】
また、ボールレンズ１２と対向する傾斜面１６ａ３の所定角度θ２は、例えば、光ファイバ１３の前端面１３ｃと平行な面方向に対して、０°以上４５°以下に設定される。よって、傾斜面１６ａ３は、Ｙ１−Ｙ２方向に対して直交する垂直面であってもよい。本実施の形態では、傾斜面１６ａ２、１６ａ３の所定角度θ１、θ２を、ボールレンズ１２と光ファイバ１３の傾斜面１６ａ２、１６ａ３と対向する側の形状に応じて、夫々異なる大きさで調整することができる。また、傾斜面１６ａ２、１６ａ３の所定角度θ１、θ２を、同じ大きさになるように調整してもよい。
【００６２】
このように、本実施の形態では、ホルダ１１に陥没部１６を設け、陥没部１６を基準として光ファイバ１３及びボールレンズ１２を位置決めできるので、別部品をホルダ１１に挿入する場合と比べて、作業効率を向上させることができ、コストの上昇を抑制しつつ、簡単に位置決めを行うことが可能となる。
【００６３】
ただし、ボールレンズ１２は、陥没部１６の傾斜面１６ａ３に当接していても、当接していなくてもどちらでもよい。図２Ａに示す実施の形態では、ボールレンズ１２が、陥没部１６の傾斜面１６ａ３に接していない。陥没部１６の傾斜面１６ａ３は、ボールレンズ１２がこれ以上、後退することのできない規制面であり、ボールレンズ１２のＹ１−Ｙ２方向に対する位置決め部として用いられなくてもよい。図２Ａの実施の形態では、ボールレンズ１２は、陥没部１６の傾斜面１６ａ３に対し間隔を空けているが、これにより、ボールレンズ１２が傾斜面１６ａ３のエッジにより損傷を受けることはない。また、ボールレンズ１２が傾斜面１６ａ３に当接した場合において、ボールレンズ１２が損傷を受けにくいように、所定角度θ２の許容範囲は、所定角度θ１に比べて大きくなっている。所定角度θ２を大きくすれば、ボールレンズ１２は傾斜面１６ａ３と面接触でき、損傷を受けにくくなる。
【００６４】
本実施の形態では、ボールレンズ１２と光ファイバ１３との間のＹ１−Ｙ２方向の間隔の多少のばらつきは、光利用効率のうえで許容される。例えば、Ｙ１−Ｙ２方向の間隔は、５０〜２００μｍ程度である。
【００６５】
すなわち、ボールレンズ１２と光ファイバ１３との間のＹ１−Ｙ２方向の間隔よりも、該間隔と交差する方向（図２Ａでは代表的にＺ方向）でのボールレンズ１２及び光ファイバ１３の相対位置関係が重要である。そこで本実施の形態では、ボールレンズ１２を圧入する収容部１４の内面１４ａと、光ファイバ１３を保持するファイバ保持部１５の内面１５ａとを同一の平滑面で形成する構成としている。これにより、ホルダ１１内にて、光ファイバ１３を構成するコア１３ａの延長線上に、ボールレンズ１２の中心を精度よく位置合わせすることができ、したがって、光軸ずれを防止でき、光利用効率を高めることができる。
【００６６】
＜別の実施の形態＞
図３、図４及び、図５を用いて別の実施の形態における光結合部材について説明する。なお、各図において、ホルダ１１の構成は、図１、図２に示すホルダ１１と同じ、或いはそれに準拠しているので、各図におけるホルダ１１の詳細な説明は、図１、図２の説明部分を参照されたい。ボールレンズ１２及び、光ファイバ１３においても同様である。
【００６７】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る光結合部材の断面図である。図３では、ボールレンズ１２の前端領域１２ａが、収容部１４の開口部１４ｂから前方（Ｙ１方向）に突出している。よって、突出したボールレンズ１２の前端領域１２ａを、光結合部材１０の使用者や製造業者等が、拭き取る等して、前端領域１２ａに付着する塵埃や汚れを簡単に除去することが可能である。これにより、より効果的に、光利用効率を向上させることができる。
【００６８】
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る光結合部材の断面図である。図４では、ボールレンズ１２の前端部１２ｂが、収容部１４の開口部１４ｂと同位置に設けられる。ここで、「前端部」とは、ボールレンズ１２のうち、最もＹ１側に突き出した位置を指す。
【００６９】
また、図５は、本発明の第４の実施の形態に係る光結合部材の断面図である。図５では、ボールレンズ１２の前端部１２ｂが、収容部１４の開口部１４ｂからＹ２方向に後退している。
【００７０】
このように、図４、図５に示す各実施の形態では、図３の実施の形態のように、ボールレンズ１２が前方に突出していないため、ホルダ１１によるボールレンズ１２の保護効果を高めることができる。なお、保護効果は、ボールレンズ１２全体が、収容部１４の開口部１４ｂから後退している図５の構成のほうが、図４に比べて高い。一方、図４に示す構成は、図３の構成ほどではないものの、ボールレンズ１２の前端部１２ｂ付近を多少、拭き取ることができ、前端部１２ｂへの塵埃や汚れの付着を抑制できる。
【００７１】
なお、図１、図２に示す実施の形態では、ボールレンズ１２全体が、収容部１４の開口部１４ｂから後退している。図５に示す実施の形態では、収容部１４のＹ１−Ｙ２方向への奥行き寸法が、図１、図２に示す実施の形態よりも大きく、図１、図２に比べて、ボールレンズ１２が、収容部１４の後方に収容された状態とされている。
【００７２】
以上により、光結合部材１０の使用環境や用途に応じて、図２から図５に示すいずれのタイプの光結合部材１０を用いるか種々選択することが可能である。
【００７３】
なお、図３から図５の各構成においても、収容部１４の内面１４ａと、ファイバ保持部１５の内面１５ａとは、同一の平滑面であり、光軸ずれを防止できるとともに、圧入に伴うボールレンズ１２の損傷を従来に比べて抑制することができる。
【００７４】
＜光コネクタ＞
続いて、本実施の形態の光結合部材１０を用いた光コネクタについて説明する。図６は、本実施の形態における光結合部材１０を備えた光コネクタを模式的に示す断面図である。なお、図６では、図２Ａに示す光結合部材１０を代表的に用いた。
【００７５】
図６に示すように、本発明に係る光結合部材１０が接続される光コネクタ１００は、半導体レーザチップ１０１をケース１０２のマウント台１０３上に配置するとともに、この半導体レーザチップ１０１の光軸上に光学レンズ１０４を配置してなる半導体レーザユニット１０５を備えている。また、光コネクタ１００は、開口部１０６がケース１０２の側面１０２ａに取り付けられ、挿入口１０７から挿入された光結合部材１０のホルダ１１を保持するアダプタ１０８を備えている。
【００７６】
半導体レーザユニット１０５において、半導体レーザチップ１０１から出射されるレーザ光は、光学レンズ１０４により平行光とされ、開口部１０６に導かれる。そして、この光学レンズ１０４からの平行光は、光結合部材１０のボールレンズ１２により集光され、光ファイバ１３に入射する。そして、このように入射した光が、光ファイバ１３内を伝搬する。
【００７７】
本実施の形態に係る光コネクタ１００においては、アダプタ１０８の所定位置まで光結合部材１０が挿入されると、光学レンズ１０４とボールレンズ１２との位置合わせが行われ、半導体レーザチップ１０１からのレーザ光が適切に光ファイバ１３に入射できるように設計されている。
【００７８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００７９】
例えば、上記実施の形態においては、光結合部材１０が備えるレンズがボールレンズ１２で構成される場合について説明している。しかしながら、光結合部材１０に適用されるレンズについては、ボールレンズ１２に限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、結合対象との間で適切に伝搬される光を結合可能であることを前提として、凸レンズや凹レンズ等の任意のレンズを適用することができる。
【００８０】
また、ホルダ１１の形状に関しても筒状であり、前方側に収容部１４を形成し、収容部１４の後方側にファイバ保持部１５を設けることができる構成であれば、特にホルダ１１の内面形状や外周形状を限定するものではない。
【００８１】
また、光コネクタの構成としては、上記の構成に限定されるものではない。例えば、光結合部材１０を構成する収容部１４の外周面、或いは、光結合部材１０を収納するケースに磁石を配置し、磁石の吸着力を用いて、相手側デバイスとの間で位置合わせを行う構成とすることもできる。
【００８２】
なお、本実施の形態における光コネクタは、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）規格に対応した電気コネクタ、ＨＤＭＩ（High-Definition  Multimedia  Interface）規格（ＨＤＭＩは登録商標）に対応した電気コネクタ、サンダーボルト（登録商標）（Thunderbolt）規格に対応した電気コネクタ、イーサネット(Ethernet)規格（イーサネット及びEthernetは登録商標）に対応した電気コネクタ等に用いることができる。また、給電部を一体化したコネクタとしても用いることが可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  光結合部材
１１  ホルダ
１２  ボールレンズ
１３  光ファイバ
１３ａ  コア
１３ｂ  クラッド
１４  収容部
１４ａ  （収容部の）内面
１４ｂ、１０６  開口部
１５  ファイバ保持部
１５ａ  （ファイバ保持部の）内面
１６  陥没部
１６ａ  （陥没部の）内面
１６ａ２、１６ａ３  傾斜面
１７、１８  筋条部
１００  光コネクタ
１０１  半導体レーザチップ
１０２  ケース
１０３  マウント台
１０４  光学レンズ
１０５  半導体レーザユニット
１０６  開口部
１０７  挿入口
１０８  アダプタ
【図１】
2018013603.tif 000004
【図２】
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【図３】
2018013603.tif 000006
【図４】
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【図５】
2018013603.tif 000008
【図６】
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