(57)【要約】【課題】光ファイバへのダメージが少なく、正確に軸合わせをしてその状態を強固に維持できる光ファイバの接続構造を提供する。【解決手段】光ファイバ２８、４１の先端部は突合せ端面５１ａ、５２ａがＰＣ研磨されているフェルール５１、５２に保持され、光ファイバ２８の端面２８ａとフェルール５１の端面５１ａ、及び光ファイバ４１の端面４１ａとフェルール５２の端面５２ａは同一面である。フェルール５１の端面５１ａとフェルール５２の端面５２ａを対向させ、光ファイバ２８の端面２８ａと光ファイバ４１の端面４１ａとを軸合わせし、接着剤５５をフェルール５２の端面５２ａとフェルール５２の端面５２ａ間に充填し固着することにより光ファイバ２８と４１とを接続する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光ファイバと、
一端面の少なくとも周縁が切り欠かれ、前記第１の光ファイバの先端が一端面と同一面となるように前記第１の光ファイバを保持する第１のフェルールと、
第２の光ファイバと、
一端面の少なくとも周縁が切り欠かれ、前記第２の光ファイバの先端が一端面と同一面となるように前記第２の光ファイバを保持する第２のフェルールと、
前記第１のフェルールの一端面と前記第２のフェルールの一端面とを接続する接着剤と、
を具備する光ファイバの接続構造。
【請求項２】
前記接着剤は、前記第１のフェルールの一端面の切り欠き部と前記第２のフェルールの一端面の切り欠き部に充填される請求項１記載の光ファイバの接続構造。
【請求項３】
前記接着剤は、前記第１のフェルールの一端面の切り欠き部と前記第２のフェルールの一端面の切り欠き部に充填される第１の接着剤と、前記第１の接着剤の外周、前記第１のフェルールの外周、前記第２のフェルールの外周に塗布される第２の接着剤とを具備する請求項１記載の光ファイバの接続構造。
【請求項４】
前記第１のフェルールの一端部の外周には第１のフランジが形成され、前記第２のフェルールの一端部の外周には第２のフランジが形成され、前記接着剤は、前記第１のフランジと前記第２のフランジの間、前記第１のフェルールの一端面の切り欠き部、前記第２のフェルールの一端面の切り欠き部に充填される請求項１記載の光ファイバの接続構造。
【請求項５】
前記第１のフェルールの一端部の外周には第１のフランジが形成され、前記第２のフェルールの一端部の外周には第２のフランジが形成され、前記接着剤は、前記第１のフランジと前記第２のフランジの間、前記第１のフェルールの一端面の切り欠き部、前記第２のフェルールの一端面の切り欠き部に充填される第１の接着剤と、前記第１の接着剤の外周、前記第１のフェルールの外周、前記第２のフェルールの外周に塗布される第２の接着剤とを具備する請求項１記載の光ファイバの接続構造。
【請求項６】
第１の光ファイバと、
一端面の少なくとも周縁が切り欠かれ、前記第１の光ファイバの先端が一端面と同一面となるように前記第１の光ファイバを保持する第１のフェルールと、
前記第１のフェルールの一端面以外を収納し、一端部の外周には第１のフランジが形成される第１のフェルール保持具と、
第２の光ファイバと、
一端面の少なくとも周縁が切り欠かれ、前記第２の光ファイバの先端が一端面と同一面となるように前記第２の光ファイバを保持する第２のフェルールと、
前記第２のフェルールの一端面以外を収納し、一端部の外周には第２のフランジが形成される第２のフェルール保持具と、
前記第１のフランジと前記第２のフランジの間、前記第１のフェルールの一端面の切り欠き部、前記第２のフェルールの一端面の切り欠き部に充填される接着剤と、
を具備する光ファイバの接続構造。
【請求項７】
前記第１の光ファイバの一端面と前記第２の光ファイバの一端面は円錐台形状である請求項１乃至請求項６のいずれか一項記載の光ファイバの接続構造。
【請求項８】
前記第１の光ファイバの一端面と前記第２の光ファイバの一端面は曲面である請求項１乃至請求項６のいずれか一項記載の光ファイバの接続構造。
【請求項９】
前記第１の光ファイバの一端面と前記第２の光ファイバの一端面はＰＣ研磨による形成された曲面である請求項８記載の光ファイバの接続構造。
【請求項１０】
前記第１の光ファイバと第２の光ファイバとは材料が異なる請求項１乃至請求項９のいずれか一項記載の光ファイバの接続構造。
【請求項１１】
入射光を映像情報に基づいて空間変調する変調手段と、
半導体レーザと、半導体レーザから出射された光を伝播する第１の光ファイバとを具備する半導体レーザ装置と、
半導体レーザ装置からのレーザ光を前記変調手段まで伝播する第２の光ファイバと、
変調手段から得られる光出力をスクリーンに投射して表示させる表示手段と、
を具備し、
前記第１の光ファイバは、一端面の少なくとも周縁が切り欠かれた第１のフェルールにより、前記第１の光ファイバの先端が一端面と同一面となるように保持され、
前記第２の光ファイバは、一端面の少なくとも周縁が切り欠かれた第２のフェルールにより、前記第２の光ファイバの先端が一端面と同一面となるように保持され、
前記第１のフェルールの一端面と前記第２のフェルールの一端面とが接着剤により接続される映像表示装置。
【請求項１２】
前記半導体レーザ装置及び前記変調手段は、赤、緑、青の光にそれぞれ対応して設置され、前記表示手段は、赤、緑、青の光に対応する各変調手段からの光出力を合成して前記スクリーンに投射する請求項１１記載の映像表示装置。
【請求項１３】
前記半導体レーザ装置は、赤、緑、青の光にそれぞれ対応して設置され、前記変調手段は、赤、緑、青の光に対応する各第２の光ファイバの出力光をまとめた白色光を空間変調する請求項１１記載の映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバの接続構造、及びその接続構造を利用する映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの接続構造の従来例として、例えば、石英ガラス等の同一材料で形成された光ファイバを接続する場合は、融着法が一般的に用いられている。また、２つの光ファイバが異なる材料（例えば石英ガラスとフッ化物ガラス）で形成された光ファイバを接続する際は、材料の融点が異なるので、融着法は使用できない。
【０００３】
異種材料で形成された光ファイバの接続構造の従来例としては、光ファイバの端面を突き当てて、その状態で何らかの方法で固定する方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、光軸に対して垂直にカットされたフェルールの突合せ端面から各々所定量だけ突き出した状態でフェルールに保持された２つの光ファイバを、各々のフェルールの突合せ端面を、間に接続用の接着剤を介して対向させて固着した光ファイバの接続構造が開示されている。これによれば、光ファイバの突き出し量を小さくすれば、接続用の接着剤の量を少なくでき、接続強度を上げることができる。
【０００４】
しかしながら、接続すべき光ファイバがこの光ファイバを保持しているフェルールから多少なりとも突き出しているため、軸合わせの際に強固に圧着すると、光ファイバの先端を破損する可能性がある。また、光ファイバ同士を突き当てる際も、小さな力でしか押し当てることができないため、正確に軸合わせをしてその状態を強固に維持することが不可能であり、使用中の高熱により接着剤が膨張し、さらに軸がずれてレーザ出力の変動が生じる可能性があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２１８６３４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の光ファイバの接続構造、すなわちフェルールの突合せ端面から突き出た状態の光ファイバを、フェルールの突合せ端面を対向させて接続する接続構造においては、軸合わせのための圧着の際にファイバを破損する可能性があり、正確に軸合わせができないという欠点がある。
【０００７】
本発明は、フェルールに保持された二つの光ファイバを接続する際、光ファイバへのダメージが少なく、正確に軸合わせをしてその状態を強固に維持することができる光ファイバの接続構造、及びその接続構造を利用する映像表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様による光ファイバの接続構造は、第１の光ファイバと、一端面の少なくとも周縁が切り欠かれ、第１の光ファイバの先端が一端面と同一面となるように第１の光ファイバを保持する第１のフェルールと、第２の光ファイバと、一端面の少なくとも周縁が切り欠かれ、第２の光ファイバの先端が一端面と同一面となるように第２の光ファイバを保持する第２のフェルールと、第１のフェルールの一端面と第２のフェルールの一端面とを接続する接着剤とを具備するものである。
【０００９】
本発明の一態様による映像表示装置は、入射光を映像情報に基づいて空間変調する変調手段と、半導体レーザと、半導体レーザから出射された光を伝播する第１の光ファイバとを具備する半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置からのレーザ光を変調手段まで伝播する第２の光ファイバと、変調手段から得られる光出力をスクリーンに投射して表示させる表示手段とを具備し、第１の光ファイバは、一端面の少なくとも周縁が切り欠かれた第１のフェルールにより、第１の光ファイバの先端が一端面と同一面となるように保持され、第２の光ファイバは、一端面の少なくとも周縁が切り欠かれた第２のフェルールにより、第２の光ファイバの先端が一端面と同一面となるように保持され、第１のフェルールの一端面と第２のフェルールの一端面とが接着剤により接続されるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による光ファイバの接続構造、及びその構造により接続される光ファイバを利用する映像表示装置の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は映像表示装置の一例としての投射型の液晶プロジェクションＴＶ（Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）受信機を示す。
【００１２】
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三色の光源としての半導体レーザ装置１１、１２、１３が設けられる。半導体レーザ装置１１、１２、１３から出射されたＲ、Ｇ、Ｂの三色のレーザ光はガイド用の光ファイバ４１、４２、４３を介してＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの光に対応して設置された空間変調手段を構成する液晶パネル１４、１５、１６に入射される。
【００１３】
一方、アンテナ１７で受信したテレビジョン放送信号は、チューナ１８で選局され、信号処理部１９で復調されてＲ、Ｇ、Ｂの色毎の映像信号とされる。この映像信号が、ドライバ２０を介して各液晶パネル１４、１５、１６にそれぞれ入力される。これにより、各液晶パネル１４、１５、１６に入射されたＲ、Ｇ、Ｂのレーザ光は、それぞれ、映像信号によって空間変調を受け、ダイクロイックプリズム２１等の合成手段によって合成される。
【００１４】
この合成光が、投射レンズ２２を介してスクリーン２３に拡大投射されることにより、テレビジョン放送の映像が表示される。
【００１５】
図２は半導体レーザ装置１１の詳細を示している。他の半導体レーザ装置１２、１３については、出射されるレーザ光の色が異なるだけで、半導体レーザ装置１１と同様な構造であるため、それらの説明は省略する。図２に示す半導体レーザ装置はアップコンバージョン型半導体レーザ装置である。すなわち、励起用レーザ２４から出射された励起光２５は、一方向から入射される光は透過するが、他方向から入射される特定の波長の光は反射するミラー部２６に入射される。ミラー部２６はこの励起光２５は完全に透過するようになっている。
【００１６】
ミラー部２６を透過した励起光２５は、ファイバ保持部２７に一端部が保持された光ファイバ２８内に入射される。光ファイバ２８はコアとクラッドからなり、コア内には希土類元素がレーザ活性物質として添加されている。光ファイバ２８内に入射された励起光２５は、希土類に吸収されることにより特定の波長の光が放出される。
【００１７】
一方、この光ファイバ２８の他端部は、本発明の光ファイバの接続構造によりガイド用の光ファイバ４１に接続される。なお、図示してはいないが、他端部２８にもミラー部が設けられている。しかし、ミラー部は光ファイバ２８の他端部ではなく、ガイド用の光ファイバ４１の端部に設けられていてもよい。これにより、光ファイバ２８は、その両端部でミラー部によって特定の波長（例えば、赤の波長）の光が共振され、レーザ光として液晶パネル１４に出力される。
【００１８】
図３は、ミラー部２６及びファイバ保持部２７の詳細な構成を示している。ミラー部２６は、基台３２に支持されたミラー保持部３３と、ミラー保持部３３に保持されたミラー３４とから構成されている。ミラー３４は、例えば薄い平板ガラスに多層膜を蒸着したもので、その蒸着面が光ファイバ２８側を向くように設置されている。
【００１９】
ファイバ保持部２７は、内部に光ファイバ２８が遊挿される筒状のフェルール３５と、フェルール３５から延出される光ファイバ２８を基台３２に支持する固定具３６とから構成されている。
【００２０】
フェルール３５は、ミラー３４の蒸着面に、ミラー３４と垂直になるように、ミラー保持部３３に嵌着されている。この際、ミラー保持部３３とフェルール３５との間には、隙間がないことが望ましい。これにより、光ファイバ２８の端面をミラー３４に接触させる際に、ミラー３４に垂直に押し当てることが可能となる。また、光ファイバ２８は、その端面が平坦になるように、ファイバカッター等で予めカットされている。
【００２１】
光ファイバ２８をフェルール３５内に挿入し、光ファイバ２８がミラー３４に接触したところで、光ファイバ２８が折れない程度にさらに押し込むことにより、光ファイバ２８に元の状態に戻ろうとする反発力を持たせ、そのまま反発力が残るようにして、光ファイバ２８を固定具３６で基台３２に固定する。
【００２２】
これにより、光ファイバ２８は、その元に戻ろうとする反発力によって、常に、その端面がミラー３４に圧接されることになる。このため、簡易な構成で光ファイバ２８とミラー３４とを効率的に光接続して光伝送損失の低減を図ることが可能となる。
【００２３】
また、光ファイバ２８の端面とミラー３４との間にマッチングオイル等を流し込むことにより、より伝送損失を低減させることが可能となる。
【００２４】
さらに、光ファイバ２８の端面をミラー３４に光学接着剤等を用いて接着することもできる。通常、接着する場合、接着剤により位置ずれや隙間等が生じてしまうが、光ファイバ２８がミラー３４に圧接されているため、このような問題はなくなる。つまり、光ファイバ２８とミラー３４とがしっかりと接触し、接続間の損失を低減して安定したレーザ出力を得ることができる。
【００２５】
図４は、図２のアップコンバージョン用光ファイバ２８と、ガイド用の光ファイバ４１とを接続する光ファイバの接続構造の一実施の形態を示す。図示していないが、ミラーは光ファイバ２８、４１の少なくともいずれか一方の端面に多層膜を蒸着することにより形成されている。同図（ａ）に示すように、光ファイバ２８、４１の先端は、フェルール５１、５２の細孔に挿入され、接着剤により固定される。従来例とは異なり、光ファイバ２８、４１の先端は、フェルール５１、５２から突き出す必要はなく、同一面に形成される。ただし、フェルール５１、５２の端面は少なくとも周縁が切り欠かれ、同図（ｂ）に示すように円錐台形状となっている。この切欠き部がフェルール５１、５２の端面を圧着後に接着剤を充填する隙間となる。このため、光ファイバ２８、４１の先端をフェルール５１、５２の端面から突き出さなくても、フェルール５１、５２の端面（光ファイバ２８、４１の端面）を接着することができる。光ファイバ２８、４１の先端がフェルール５１、５２の端面と同一面であるので、フェルール５１、５２の端面を強力な力で圧着させても、ファイバを破損するおそれが無く、正確な軸合せが可能な接続構造を実現できる。
【００２６】
図４では、フェルール５１、５２の端面は円錐台形状に切り欠かれているが、これに限らず、端面をＰＣ（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｃｏｎｔａｃｔ）研磨することにより、光りファイバの先端以外を切り欠くことも可能である。
【００２７】
図５はこの場合の接続構造の実施の形態を示す。以下の説明において第１の実施の形態と同一部分は同一参照数字を付してその詳細な説明は省略する。光ファイバ２８、４１の先端部はフェルール５１、５２の細孔５１ｂ、５２ｂに挿入され、図示しない接着剤によって固定されている。フェルール５１、５２の突合せ端面５１ａ、５２ａはＰＣ（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｃｏｎｔａｃｔ）研磨されており、光ファイバ２８の端面２８ａとフェルール５１の端面５１ａ、及び光ファイバ４１の端面４１ａとフェルール５２の端面５２ａは同一面を形成している。
【００２８】
光ファイバ２８と４１は、フェルール５１の端面５１ａとフェルール５２の端面５２ａを対向させ、光ファイバ２８の端面２８ａと光ファイバ４１の端面４１ａとを軸合わせして圧着し、その状態で接着剤５５をフェルール５２のＰＣ研磨端面５２ａとフェルール５２のＰＣ研磨端面５２ａで形成される隙間に充填し固着することによって接続される。前述のように光ファイバ２８の端面２８ａとフェルール５２の端面５２ａ、また光ファイバ４１の端面４１ａとフェルール５２の端面５２ａは同一面を形成しているため、光ファイバ２８の端面２８ａと光ファイバ４１の端面４１ａを軸合せする際、フェルールの端面を圧着させることにより、光ファイバの各端面を破損することなく強固に圧着させることができる。
【００２９】
光ファイバ２８の端面２８ａと光ファイバ４１の端面４１ａは圧着されているため、突合わせ端面を固着する接着剤５５は基本的には突合わせ端面の光ファイバ部分以外、即ちフェルール５１の端面５１ａとフェルール５２の端面５２ａを固着する。接着剤５５には加熱硬化タイプや光硬化タイプのものがあるが、ＰＣ研磨後の形状誤差などの要因で光ファイバ２８の端面２８ａと光ファイバ４１の端面４１ａの突合わせ部に若干の隙間が生じた場合、そこに接着剤５５が流入する可能性のあることを考慮して、接着剤５５の屈折率は光ファイバ２８の屈折率と光ファイバ４１の屈折率の平均値であることが望ましい。光ファイバ２８および４１を保持するフェルール５１および５２の材質はジルコニアやガラスがあるが、接着剤５５として光硬化タイプのものを使用する場合は光線が透過しやすいガラスの方がよい。
【００３０】
図５においても、図４と同様な効果が得られる。しかも、図５のようにＰＣ研磨端面の方が接着剤が充填される隙間が大きいので、接着効果が大である。
【００３１】
上述した二つの実施の形態は、フェルールの突合わせ端面の切欠き部のみに接着剤を充填したが、これ以外の場所にも充填する他の実施の形態を以下に説明する。
【００３２】
図６に示す実施の形態では、図４または図５（ここでは、図５の変形例を示すが、図４にも同様に適用可能である）の接着剤５５、及びフェルール５１、５２の周りをさらに他の接着剤６０で補強している。補強用の接着剤６０も接着剤５５と同様に加熱硬化タイプや光硬化タイプのもの等が使用できるが、接着剤５５と同じであってもよい。
【００３３】
図７に示す実施の形態では、図４または図５（ここでは、図５の変形例を示すが、図４にも同様に適用可能である）のフェルール５１、５２の突合せ端面近傍の外周に接着剤充填領域確保のためのフランジ７１、７２が設けられている。対向するフェルール５１の端面５１ａとフェルール５２の端面５２ａ、およびフランジ７１と７２とで形成される領域に接着剤５５を充填し固着している。接着面積がフランジ７１、７２の分だけ増えるため、図４、または図５の実施の形態で示したフランジ無しの場合よりも接続強度が上がる効果がある。
【００３４】
図８に示す実施の形態では、図７に示した接続構造に対して図６に示した変形が加えられている。すなわち、さらにその接続強度を確保するため、両フランジ７１、７２を含んだ接続部全体を接着剤７５で固めている。
【００３５】
図７、または図８に示すフェルール外周に設けられるフランジは、フェルールと一体的に形成しても別体として形成してもよい。別体での形成には、例えばリング状のフランジにフェルールを圧入する方法や、それらを接着で固定する方法がある。さらに、図９に示すように、金属あるいは樹脂の保持部材８１、８２にフェルールの突合せ端面５１ａと反対側の端面５１ｃ側を圧入して形成される一般的な構成のフェルールにおいて、そのフランジ部分８３，８４をフェルールの突合せ端面５１ａ、５２ａ側に近づけて形成し、接着剤５５の充填領域確保のためのフランジとしても良い。
【００３６】
図１０は、液晶プロジェクションＴＶ受信機の他の例を示している。この例では、各半導体レーザ装置１１、１２、１３から得られるＲ、Ｇ、Ｂ光を１つにまとめて巨視的（全体的）に見た場合の白色光を生成する。この白色光が、カラーフィルタ付きの液晶パネル５７に入射され、ドライバ２０からの映像信号による空間変調が施された後、投射レンズ２２を介してスクリーン２３に拡大投射される。なお、半導体レーザ装置１１、１２、１３には、図３乃至図９に示したいずれの半導体レーザ装置が使用されても良いことはもちろんである。
【００３７】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フェルールに保持された二つの光ファイバを接続する際、光ファイバへのダメージが少なく、正確に軸合わせをしてその状態を強固に維持することができる光ファイバの接続構造、及びその接続構造を利用する映像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態による液晶プロジェクションＴＶ受信機を示す図。
【図２】図１に示す半導体レーザ装置の構成を示す図。
【図３】図２に示す半導体レーザ装置の主要部の詳細な構成を示す図。
【図４】図２に示す光ファイバの接続構造の一例を示す図。
【図５】図２に示す光ファイバの接続構造の他の例を示す図。
【図６】図２に示す光ファイバの接続構造の他の例を示す図。
【図７】図２に示す光ファイバの接続構造の他の例を示す図。
【図８】図２に示す光ファイバの接続構造の他の例を示す図。
【図９】図２に示す光ファイバの接続構造の他の例を示す図。
【図１０】この発明の第２の実施の形態による液晶プロジェクションＴＶ受信機を示す図。
【符号の説明】
１１、１２、１３…半導体レーザ装置、１４、１５、１６…液晶パネル、１７…アンテナ、１８…チューナ、１９…信号処理部、２０…ドライバ、２１…ダイクロイックプリズム、２２…投射レンズ、２３…スクリーン、２４…励起用レーザ、２５…励起光、２６…ミラー部、２７…ファイバ保持部、２８…光ファイバ、３２…基台、３３…ミラー保持部、３４…ミラー、３５…フェルール、３６…固定具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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