專利名稱：光傳送用光學零件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光傳送用光學零件及其制造方法，具體地，涉及將光纖等 光傳送路徑和具有光學功能的托架組裝而制造光傳送用光學零件的方法及 其光傳送用光學零件。
背景技術：
圖1是表示現(xiàn)有的光傳送用光學零件的概略立體圖(例如，專利文獻
1)。該光傳送用光學零件11由光連接器12和透鏡陣列13構成。光連接器 12在上側托架14與下側托架15之間夾入光纖陣列16 (帶形芯線)的各芯 線17而構成，在其前面露出各芯線17的端面。透鏡陣列13在其前面形成 有多個透鏡18，各透鏡18的間距與所述芯線17的間距相等。另外，透鏡 陣列13使各透鏡18的光軸與各芯線17的中心軸一致，利用粘接劑將其背 面粘接到光纖陣列12的前面。
專利文獻1:(日本)特開2003 - 107277號公報(圖1 )
在上述的光傳送用光學零件11中，在其制造工序中，必須使各透鏡18 的光軸與光纖陣列16的各芯線17的中心軸一致而進行對位，然后再由粘 接劑將透明陣列13的背面粘接到光連接器12的前面，組裝操作或保證精 度方面花費工序，成本也增加。
因此，本發(fā)明的發(fā)明者們著眼于通過將透鏡陣列與光連接器的托架部 分一體成形而從開始就一體化的結構。若這樣將透鏡陣列與托架部分一體 化，則無需將透鏡陣列粘接到光連接器上，另外，通過將芯線定位在光連 接器的托架部分上而能夠自動地使透鏡的光軸與芯線的中心軸一致。
但是，若將透鏡陣列和托架部分一體化，則產(chǎn)生新的問題。即，若透 鏡陣列的背面與芯線的端面之間產(chǎn)生空間，則在芯線的端面或透鏡陣列的 背面產(chǎn)生光的反射、或從該空間漏光而使光的耦合效率降低。因此，在透 鏡陣列的背面與光連接器的前面之間的空間填充粘接劑而由填充劑將空間 埋住，但由于粘接劑填充后的粘接劑固化收縮或透鏡陣列、托架、固化后
的粘接劑、光纖材料的熱膨脹系數(shù)的差異，在透鏡陣列背面等產(chǎn)生粘接劑 的剝離或氣泡(細微的剝離)，由該剝離或氣泡而使光發(fā)生漫反射，光纖之 間的光耦合效率大大降低。探究產(chǎn)生這樣的剝離或氣泡的原因，得知是由 于在將透鏡陣列和光連接器連接的樹脂部分(連接部分)與在其之間的空 間中填充的粘接劑的線膨脹系數(shù)的差異的影響大于粘接劑的固化收縮的影 響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于上述的技術見解而構成的，其目的在于提供一種光傳送 用光學零件及其制造方法，將對光纖等光傳送路徑進行保持的托架部分和 透鏡陣列等光學功能部一體成形，并且使填充于光學功能部與光傳送路徑 的端面之間的粘接劑在保管溫度范圍內(nèi)不產(chǎn)生剝離或氣泡。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種光傳送用光學零件的制 造方法，利用連接部將隔開空間配置的光傳送路徑托架的至少 一部分和光 學功能部連接并由樹脂一體成形，將光傳送路徑保持在所述光傳送路徑托 架上，使其端面面向所述空間并與所述光學功能部相對，然后，在所述光 學功能部與所述光傳送路徑的端面之間的間隙部分填充線膨脹系數(shù)比所述 連接部J、的粘接劑，在比光傳送用光學零件的保管溫度上限值高的環(huán)境溫 度下使所述粘接劑固化。
在本發(fā)明第 一 方面的光傳送用光學零件的制造方法中，經(jīng)由連接部由 樹脂將光傳送路托架的至少一部分和光學功能部一體成形，因此，減少將 光學功能部和光傳送路徑托架對位而組裝的工序。另外，由于零件數(shù)量也 變少，故減輕光傳送用光學零件的組裝操作，制造成本也變得便宜。另外， 由于將光傳送路徑托架、光學功能部以及連接部由樹脂成形，故與由玻璃 等制造的情況相比、成形形狀的自由度提高，適于批量生產(chǎn)。
另外，在本發(fā)明第一方面的光傳送用光學零件的制造方法中，在光學
粘接劑時，在比光傳送用光學零件的保管溫度上限值高的環(huán)境溫度下使粘 接劑固化，因此，在制造后的光傳送用光學零件中，填充到光學功能部與 光傳送路徑的端面之間的間隙部分的粘接劑產(chǎn)生壓縮應力。因此，在光傳 送用光學零件的制造工序或保管中，在粘接劑界面不易產(chǎn)生剝離或細微的
氣泡等，能夠提高光傳送用光學零件的成品率并提高產(chǎn)品的可靠性。
另外，本發(fā)明第二方面提供一種光傳送用光學零件的制造方法，利用 連接部將隔開空間配置的光傳送路徑托架的至少 一部分和光學功能部連接 并由樹脂一體成形，將光傳送路徑保持在所述光傳送路徑托架上，使其端 面面向所述空間并與所述光學功能部相對，然后，在所述光學功能部與所 述光傳送路徑的端面之間的間隙部分填充線膨脹系數(shù)比所述連接部大的粘 接劑，在比光傳送用光學零件的保管溫度下限值低的環(huán)境溫度下使所述粘 接劑固化。
在本發(fā)明第二方面的光傳送用光學零件的制造方法中，經(jīng)由連接部由 樹脂將光傳送路托架的至少一部分和光學功能部一體成形，因此，減少將 光學功能部和光傳送路徑托架對位而組裝的工序。另外，由于零件數(shù)量也 變少，故減輕光傳送用光學零件的組裝操作，制造成本也變得便宜。另外， 由于將光傳送路徑托架、光學功能部以及連接部由樹脂成形，故與由玻璃 等制造的情況相比、成形形狀的自由度提高，適于批量生產(chǎn)。
另外，在本發(fā)明第二方面的光傳送用光學零件的制造方法中，在光學 功能部與光傳送路徑的端面之間的間隙部分填充線膨脹系數(shù)比連接部大的 粘接劑時，在比光傳送用光學零件的保管溫度下限值低的環(huán)境溫度下使粘 接劑固化，因此，在制造后的光傳送用光學零件中，填充到光學功能部與 光傳送路徑之間的間隙部分的粘接劑產(chǎn)生壓縮應力。因此，在光傳送用光 學零件的制造工序或保管中，在粘接劑界面不易產(chǎn)生剝離或細微的氣泡等，
能夠提高光傳送用光學零件的成品率并提高產(chǎn)品的可靠性。
在本發(fā)明第一或第二方面的光傳送用光學零件的制造方法中，所述粘 接劑是紫外線固化型樹脂，其在傳送于所述光傳送路徑中的光的波長區(qū)域 內(nèi)，具有透光性。根據(jù)該方面，由于使用具有透光性的粘接劑，粘接劑不 易吸收光，光的耦合效率良好。另外，由于粘接劑使用紫外線固化型樹脂， 故通過照射紫外線而能夠在短時間內(nèi)固化，另外，可將與溫度相關的可靠 性試驗的設備性能隨時間的變化抑制在最小限度。
在本發(fā)明第 一 方面的光傳送用光學零件的制造方法中，使所述粘接劑 固化時的環(huán)境溫度比所述粘接劑的沸點低。根據(jù)該方面，在比光傳送用光 學零件的保管溫度上限值高的環(huán)境溫度下使粘接劑固化時，由于使粘接劑 在低于沸點的溫度下固化，故能夠防止粘接劑沸騰而在粘接劑的內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，可防止該氣泡將光路遮斷。
在本發(fā)明第 一 方面的光傳送用光學零件的制造方法中，使所述粘接劑
固化時的環(huán)境溫度比所述保管溫度的上限值高出5°C~15°C。根據(jù)該方面， 由于在比所述保管溫度的上限值高5°C ~ 15。C的溫度下使粘接劑固化，故能 夠在粘接劑產(chǎn)生適當?shù)膲嚎s應力，可防止在光傳送用光學零件的保管中粘 接劑產(chǎn)生剝離或細微的氣泡等。即，若為比所述保管溫度的上限值高出15°C 以上的溫度，則在粘接劑的內(nèi)部容易產(chǎn)生氣泡，另外，若為5。C以下，則在 粘接劑的界面容易產(chǎn)生剝離或細微的氣泡。
在本發(fā)明第二方面的光傳送用光學零件的制造方法中，所述環(huán)境溫度 是不妨礙所述粘接劑固化的溫度(可使粘接劑固化的溫度)。根據(jù)該方面， 在比光傳送用光學零件的保管溫度的下限值低的環(huán)境溫度下使粘接劑固化 時，由于其環(huán)境溫度是不妨礙粘接劑固化的溫度，故能夠可靠地使粘接劑 固化。
在本發(fā)明第一或第二方面的光傳送用光學零件的制造方法中，在所述 光學功能部與所述光傳送路徑的端面之間的間隙部分填充的粘接劑的厚度 為10iim以上。即，若粘接劑的厚度小于lOpm,則由于固化收縮而在粘接 劑的界面容易產(chǎn)生剝離或細微的氣泡。
在本發(fā)明第一或第二方面的光傳送用光學零件的制造方法中，所述空 間在所述光學功能部和所述光傳送路徑的端面相對的間隙部分的上方、向 外方開放，從該空間的開放的部分向所述光學功能部與所述光傳送路徑的 端面之間的間隙部分注入粘接劑。根據(jù)該方面，由于能夠從所述光學功能
由于自重而被填充到所述間隙中，能夠可靠地將粘接劑供給到間隙部分的 內(nèi)部，可提高光傳送用光學零件的制造成品率。
在本發(fā)明第一或第二方面的光傳送用光學零件的制造方法中，在所述 光學功能部與所述光傳送路徑的端面之間的間隙部分注入所述粘接劑時， 在所述空間內(nèi)的位于所述間隙部分上方的部分，事先填充補充用的所述粘 接劑。根據(jù)該方面，即使粘接劑產(chǎn)生固化收縮，通過將上述補充用粘接劑 向所述光學功能部與所述光傳送路徑的端面之間的間隙部分補給，在所述 間隙部分更加難以產(chǎn)生凹坑、剝離、細微的氣泡等。
本發(fā)明的光傳送路徑用光學元件，為光傳送路徑用光學元件，經(jīng)由連接部對隔開空間配置的光傳送路徑之間的至少 一部分和光學功能部進行配 置，將光傳送路徑保持在所述光學路徑托架上，使其端面面向所述空間并 與所述光學功能部相對，在所述光學功能部與所述光傳送路徑的端面之間 的間隙部分填充有施加了壓縮應力的粘接劑(在光傳送用光學零件的保管 溫度范圍內(nèi)施加有壓縮應力的狀態(tài)的粘接劑)。
在本發(fā)明的光傳送用光學零件中，由于經(jīng)由連接部由樹脂將光傳送路 托架的至少一部分和光學功能部一體成形，故減少將光學功能部和光傳送 路徑托架對位而組裝的工序。另外，由于零件數(shù)量也變少，故光傳送用光 學零件的組裝操作減輕，制造成本也變得便宜。'另外，由于將光傳送路徑 托架、光學功能部以及連接部由樹脂成形，故與由玻璃等制造的情況相比、 成形形狀的自由度提高，適于批量生產(chǎn)。
另外，在本發(fā)明的光傳送用光學零件中，由于在光學功能部與光傳送 路徑的端面之間的間隙部分填充有施加壓縮應力的粘接劑(在光傳送用光 學零件的保管溫度范圍內(nèi)施加有壓縮應力的狀態(tài)的粘接劑)，因此，在光傳
送用光學零件的制造工序或保管中，在粘接劑界面不易產(chǎn)生剝離或細微的 氣泡等，能夠提高光傳送用光學零件的成品率，并且可提高產(chǎn)品的可靠性。
在本發(fā)明的光傳送用光學零件中，在所述空間的內(nèi)面形成傾斜面，使 所述光傳送路徑的端面與所述傾斜面抵接而對其進行定位。根據(jù)該方面， 通過使光傳送路徑的端面與空間內(nèi)的傾斜面抵接，可在光學功能部與光傳 送路的端面之間產(chǎn)生規(guī)定距離的間隙地將光傳送路徑簡單地定位。
在本發(fā)明的光傳送用光學零件中，所述空間內(nèi)設有突起部，使所述光 傳送^各徑的端面與所述突起部抵接而對其進^亍定位。才艮據(jù)該方面，通過使 光傳送路徑的端面與空間內(nèi)的傾斜面抵接，可在光學功能部與光傳送路的 端面之間產(chǎn)生規(guī)定距離的間隙地將光傳送路徑簡單地定位。
在本發(fā)明的光傳送用光學零件中，所述光傳送路徑托架通過將上側托 架部件和下側托架部件重合而構成，在下側托架部件的上面形成有用于保
持所述光傳送路徑的V形槽。根據(jù)該方面，在將光傳送路徑置于下側托架
部件的v形槽中并定位之后，在光傳送路徑之上重疊上側托架部件而在上
側托架部件與下側托架部件之間保持光傳送路徑，由此能夠精度良好且簡 單地組裝光傳送用光學零件。
在本發(fā)明的光傳送用光學零件中，所述光傳送路徑托架具有用于插入
所述光傳送路徑的孔，并且形成有用于將插通到所述孔中的所述光傳送路 徑端面附近的空氣向外部排出的排氣路徑。根據(jù)該方面，通過將光傳送路 徑插入到光傳送路徑托架的孔中并向所述間隙部分注入粘接劑，就能夠組 裝光傳送用光學零件。另外，由于形成有用于將所述光傳送路的端面附近 的空氣向外部排出的排氣路徑，故在將粘接劑注入到光學功能部與光傳送 路徑的端面之間時，能夠防止在光傳送路徑的端面附近殘留空氣而阻礙光 信息傳送的情況。
在本發(fā)明的光傳送用光學零件中，所述光學功能部可以具有一個或兩 個以上的透鏡，或者具有一個或兩個以上的棱鏡，或者具有一個或兩個以 上的濾色器。根據(jù)該方面，能夠?qū)鈧魉陀霉鈱W零件賦予各種功能。
另外，本發(fā)明的光傳送用光學零件通過與發(fā)送或接收光信號用的信號
件的光學功能部相對且與光傳送路徑的中心軸一致而配置，能夠作為信號 發(fā)送接收單元而使用。
另外，本發(fā)明中的用于解決上述課題的方式，具有將以上說明的構成 要素適當組合的特征，本發(fā)明能夠?qū)⑸鲜鰳嫵梢亟M合而進行各種變更。


圖1是表示現(xiàn)有的光傳送用光學零件的概略立體圖。
圖2是本發(fā)明實施方式1的光傳送用光學零件的外觀立體圖。
圖3是實施方式1的光傳送用光學零件的分解立體圖。
圖4是實施方式1的光傳送用光學零件的背面圖。
圖5是表示實施方式1的光傳送用光學零件沿長度方向的截面的剖面圖。
圖6是實施方式1的光傳送用光學零件的注入粘接劑之前的剖面圖。 圖7 (a)、 (b)、 (c)是表示組裝實施方式1的光傳送用光學零件的順 序的相克略剖面圖。
圖8 (a)、 (b)、 (c)是表示組裝實施方式1的光傳送用光學零件的順 序的概略剖面圖，是接著圖7之后的圖。
圖9 (a)、 (b)、 (c)是表示組裝實施方式1的光傳送用光學零件的順 序的概略剖面圖，是接著圖7之后的圖。
圖10 (a)、 (b)是實施方式1的光傳送用光學零件的作用說明圖。
圖11 (a)、 (b)、 (c)是表示組裝實施方式1的光傳送用光學零件的其 他順序的概略剖面圖。
圖12 (a)、 (b)是表示組裝實施方式1的光傳送用光學零件的其他順 序的概略剖面圖，是接著圖ll之后的圖。
圖13是表示本發(fā)明實施方式2的光傳送用光學零件的構造的概略剖面圖。
圖14是表示本發(fā)明實施方式3的光傳送用光學零件的構造的概略剖面圖。
圖15是表示本發(fā)明實施方式4的光傳送用光學零件的構造的概略剖面圖。
圖16是表示本發(fā)明實施方式5的光傳送用光學零件的構造的概略剖面圖。
圖17是表示本發(fā)明實施方式6的光傳送用光學零件的構造的概略剖面圖。
圖18是實施方式6的光傳送用光學零件的沿長度方向的剖面圖。
圖19 (a)是表示實施方式6的光傳送用光學零件所使用的光學功能陣
列和光纖托架的一體成形件的剖面圖，圖19 (b)是其背面圖。
圖20 ( a)是表示本發(fā)明的信號發(fā)送接收單元的概略剖面圖，圖20 ( b )
是表示本發(fā)明的另 一信號發(fā)送接收單元的概略剖面圖。
附圖標記說明
21、 41、 51、 61、 71、 81:光傳送用光學零件；22:光學功能陣列； 23:光纖托架；23a:上側托架部；23b:下側托架部；25:光纖芯線；26: V形槽；31:透鏡；32:空間；33:連接部；34:間隙部分；35:粘接劑； 36:補充空間；42:傾斜面；52:突起部；62:棱4竟；72:濾色器；82: 槽；83:孔；91:信號發(fā)送接收單元；92:激光二極管；93:信號發(fā)送接 收單元；94:發(fā)光二極管；94:受光元件
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。(實施方式1 )
圖2是本發(fā)明實施方式1的光傳送用光學零件21的外觀立體圖，圖3 是光傳送用光學零件21的分解立體圖。圖4是光傳送用光學零件21的背 面圖，圖5是表示光傳送用光學零件21沿長度方向的截面的剖面圖。另夕卜， 圖6是表示自圖5的剖面圖中除去粘接劑后的狀態(tài)的放大剖面圖。
光傳送用光學零件21由光學功能陣列22 (光學功能部)、光纖托架23 (光傳送路徑托架)以及光纖陣列24構成。光纖陣列24是具有多個作為 光傳送路徑的光纖芯線25的帶形芯線，以規(guī)定間距將各光纖芯線25平行 排列并整體由外裝涂材25a覆蓋。
光纖托架23被分離成上側托架部23a和下側托架部23b。如圖3及圖 4所示，在下側4乇架部23b的上面，以與光纖芯線纖25相同的間距在全長 上平行地形成有多個V形槽26。另外，在下側托架部23b的兩側部形成具 有用于插入導向銷(未圖示)的導向銷插入孔27的導向銷保持部28。導向 銷保持部28比下側托架部23b的形成有V形槽26的部分的上面高，將上 側托架部23a重疊在V形槽26的上方時，上側托架部23a纟皮收納在左右的 導向銷保持部28之間。另外，在圖示例中，上側托架部23a形成平板狀， 但只要是能夠按住嵌合在V形槽26中定位的光纖芯線25的形狀，則無特 別限定。
如圖2所示，光學功能陣列22在長方形的基板29的前面形成有長方 形的凹部30,在該凹部30中以與V形槽26相同的間距成形有多個透鏡31 。 由于從基板29的前面引入透鏡31，故在對光傳送用光學零件21進行處理 時，不易對透鏡31造成損傷。
如圖3及圖6所示，下側托架部23b以其前面與光學功能陣列22的背 面相接的方式與光學功能陣列22—體成形。具體而言，在光學功能陣列22 的背面與托架23的前面之間設有空間32,隔著空間32相對的光學功能陣 列22和下側托架部23b由連接部33連"^妄。連^l妾部33在圖示例中位于比V 形槽26低的位置和導向銷保持部28的前面，但只要不將V形槽26中載置 的光纖芯線25的端面與光學功能陣列22之間的空間遮斷，則可以設置在 任意的位置上。另外，設于光學功能陣列22前面的透鏡31在將光纖芯線 25載置于V形槽26中時，^使光纖芯線25的中心軸與光軸一致。下側托架 部23b的設于導向銷保持部28中的導向銷插入孔27貫通到光學功能陣列
22的前面。
光學功能陣列22、下側托架部23b以及連接部33通過透明樹脂而一體 成形，以使在光纖芯線25中傳送的光信號或粘接劑固化用的紫外線透過。 上側托架部23a由透明玻璃板(罩玻璃)或透明樹脂形成，也可以由不透明 的材料形成。
并且，在光傳送用光學零件21中，在光學功能陣列22的前面設有起 到光學功能的透鏡31，故能夠由透鏡31將從光纖芯線25射出的光信息聚 光或平行光化而輸出?；蛘撸軌?qū)⑸淙胪哥R31中的光信息聚光到光纖芯 線25的端面。
如圖4及圖5所示，在該光傳送用光學零件21中，載置并定位在V形 槽26上的光纖芯線25被夾入到上側托架部23a與下側托架部23b之間，在 所述空間32與V形槽26中、以及上側托架部23a與下側托架部23b之間 注入粘接劑35，使粘接劑35固化而進行組裝。
在本發(fā)明的光傳送用光學零件21中，由于將光學功能陣列22和光纖 托架23的一部分、特別是和具有V形槽26的下側托架部23b —體成形， 故而減輕將光學功能陣列22粘接到光纖托架23上或?qū)⑼哥R31和光纖芯線 25軸對齊而組裝的工序。另外，由于零件數(shù)量也減少，故光傳送用光學零 件21的組裝操作減少，制造成本也變得便宜。另外，光學功能陣列22或 光纖托架23由玻璃成形時，對成形形狀產(chǎn)生制約，或批量生產(chǎn)變得困難， 但在該光傳送用光學零件21中，由于由塑料成形，故提高成形形狀的自由 度，適于批量生產(chǎn)。
接著，對上述光傳送用光學零件21的制造工序進行說明。首先，基于 圖7、圖8及圖9對使用線膨脹系數(shù)比連接部33小的粘接劑35組裝光傳送 用光學零件21時的制造工序進行說明。另外，在將光纖芯線25載置于V 形槽26中且在光纖芯線25之上重疊放置上側托架部23a的狀態(tài)下，在光學 功能陣列22的背面與光纖托架23的前面之間，從與上側托架部23的上面 同一高度到V形槽26最下位置的深度，形成空間32。以下，將該空間32 中、光纖芯線25的端面與光學功能陣列22的背面之間的空間稱為間隙部 分34，將間隙部分34的上方且位于上側托架部23a的前面與光學功能陣列 22的背面之間的空間稱為補充空間36。
在光傳送用光學零件21的制造中，預先由透明樹脂制造下側托架部23b、光學功能陣列22以及連接部33的一體成形件。另外，獨立地形成有 上側托架部23a。另外，光纖陣列24將前端部的覆蓋剝離掉而使各光纖芯 線25露出需要的長度，光纖芯線25的前端被切齊，以一直線狀地對齊。
如圖7(a)所示，在將上述零件組裝的工序中，在下側托架部23b的 V形槽26中排列并定位各光纖芯線25，使光纖芯線25的端面與光學功能 陣列22的背面相對。此時，光纖芯線25的端面與光學功能陣列22的背面 之間的間隙部分34的距離a為10pm以上、30|Lim以下。若該距離a比10;im 短，則在此填充粘接劑35時，由于固化收縮，在粘接劑35的界面容易產(chǎn) 生剝離或細微的氣泡，另外，若距離a比30imi長，則固化收縮產(chǎn)生的拉伸 應力變大，容易剝離。
接著，如圖7(b)所示，在光纖芯線25之上重疊放置上側托架部23a, 在上側托架部23a與下側托架部23b之間夾入各光纖芯線25。此時，在V 形槽26中涂敷粘接劑35而在V形槽26與光纖芯線25之間事先填充有粘 接劑35，另外，也可以在光纖芯線25與上側托架部23a之間涂敷有粘接劑 35。
空間32的厚度(3、即光學功能陣列22的背面與上側托架部23a的前面 之間的距離比間隙空間34的厚度a大為好，以在間隙部分34的上方(補 充空間36)中滯留有充分量的粘接劑35。但是，若空間32的厚度(3過大， 則粘接劑35的固化收縮變大，故而空間32的厚度(3為200lam以下、特別 是50(im以下為好。
接著，如圖7(c)所示，通過分配器37等從光學功能陣列22背面與 上側托架部23a前面之間的補充空間36向空間32內(nèi)注入紫外線固化型的透 明粘接劑35。向空間32內(nèi)注入的粘接劑35被填充到空間32中。此時，粘 接劑35被充分填充到間隙部分34上的補充空間36中。另外，如果可能的 話，也可以在V形槽26內(nèi)或上側托架部23a與光纖芯線25之間不預先涂 敷粘接劑35,向空間32內(nèi)注入的粘接劑35流入到上側托架部23a的下面 與光纖芯線25之間的間隙或V形槽26等中。
然后，將組裝中的光傳送用光學零件21置于高溫環(huán)境中。若置于高溫 環(huán)境中，則如圖8 (a)的粗箭頭標記所示，光學功能陣列22和光纖托架23 的一體成形件、特別是其連接部33熱膨脹而延伸。伴隨于此，空間32的 容積增加，^_由于向補充空間36中注入充分的粘"^妻劑35，故粘接劑35的界面不比間隙部分34的上端低。若粘接劑35沸騰則粘接劑35中產(chǎn)生起泡， 如果此時的溫度必須比粘接劑35的沸騰溫度充分低，是比光傳送用光學零 件21的保管溫度(-40。C以上、85。C以下)的上限值高出5。C 15。C的高 溫為好。即，若比所述保管溫度的上限值高出15。C以上，則在粘接劑35的 內(nèi)部容易產(chǎn)生氣泡，另外，若在5。C以下，則在粘接劑35的界面容易產(chǎn)生 剝離或細微的氣泡。由此，在該實施方式l中，將環(huán)境溫度設為IO(TC。另 外，所謂保管溫度，是指保存光傳送用光學零件21時、在輸送時等的保管 中所處的周圍溫度的上限值和下限值的溫度范圍。
如圖8(b)所示，在保持于高溫環(huán)境中的狀態(tài)下，從紫外線照射部38 照射紫外線39并使粘接劑35固化。粘接劑35為紫外線固化型，故通過照 射紫外線而固化，但由于被保持在高溫環(huán)境中，故同時也進行熱固化。這 樣，通過在光傳送用光學零件21的制造工序中，通過與紫外線固化同時進 行熱固化，能夠?qū)⒐鈧魉陀霉鈱W零件21的保管中的熱固化減小，可更加有 效地抑制保管中的粘接劑35的剝離等。另外，從上方向粘接劑35照射紫 外線39,但在上側托架部23a不透明的情況下，也可以從下方進行照射。
若粘接劑35發(fā)生紫外線固化以及熱固化，則粘接劑35發(fā)生固化收縮， 但由于粘接劑35被充分填充到補充空間36中，故在間隙部分34不產(chǎn)生粘 接劑35的收縮。另外，粘接劑35粘接到光學功能陣列22的背面和光纖芯 線25的端面，故連接部33也收縮，如圖8(c)粗箭頭標記所示，若粘接 劑35固化收縮，則如圖8(c)空心箭頭標記所示，粘接劑35產(chǎn)生拉伸應 力。其中，此時不會立即在間隙部分34產(chǎn)生剝離或氣泡。
之后，立即將光傳送用光學零件21自然冷卻(放冷)到時效溫度。時 效溫度是比所述環(huán)境溫度(100°C )低且比保管溫度的上限值高的溫度，例 如為85。C以上、100。C以下的溫度。在實施方式l中，為90°C。粘接劑35 的線膨脹系數(shù)比連接部33的線膨脹系數(shù)小，故若使光傳送用光學零件21 自然冷卻，則連接部33比連"l妾部35更大地熱收縮。因此，如圖9 (a)所 示的空心箭頭標記，對間隙部分34的粘接劑35起作用的拉伸應力變化成 壓縮應力。
這樣，若規(guī)定時間的時效(ageing)完成，則將光傳送用光學零件21 自然冷卻到常溫(25°C )。若自然冷卻到常溫，則如圖9(b)的粗箭頭標記 所示，連接部33比粘接劑35更大地熱收縮，故接著，如圖9(b)空心箭
頭標記所示，間隙部分34中的粘接劑35產(chǎn)生壓縮應力。這樣，在制造的 光傳送用光學零件21中，如圖9 (c)所示，粘接劑35、特別是間隙部分 34的粘接劑35殘留作為殘留應力的壓縮應力。
這樣制造的光傳送用光學零件21中，由于粘接劑35在受到壓縮應力 的狀態(tài)下被填充到空間32中，故在保管中或使用中，在光學功能陣列22 和粘接劑35的界面等上不易產(chǎn)生剝離或細微的氣泡等，能夠提高光傳送用 光學零件的成品率并且可提高產(chǎn)品的可靠性。例如，圖10(a)表示光傳送 用光學零件21的環(huán)境溫度為40。C時的狀態(tài)。此時，壓縮應力比常溫時小， 但殘留有施加在粘接劑35上的壓縮應力，因此，還是不易產(chǎn)生剝離或氣泡。 另外，圖10 (b)表示光傳送用光學零件21的環(huán)境溫度為85。C時的狀態(tài)。 此時，由于比時效溫度低的溫度，故壓縮應力變得相當小，但由于對粘接 劑35施加的壓縮應力多少殘留，故不易產(chǎn)生剝離或氣泡。
另外，雖然未圖示，但在光傳送用光學零件21的環(huán)境溫度為保管溫度 的下限值即-40。C時，相對時效溫度變成最低溫度，壓縮應力也變得最大。 即，在該溫度下也不易產(chǎn)生剝離或氣泡。
接著，基于圖11及圖12說明使用線膨脹系數(shù)比連接部33大的粘接劑 35組裝光傳送用光學零件21時的制造工序。此時，向空間32中填充粘接 劑35的工序由于與圖7 (a) ~ (c)相同，故至填充粘接劑35的工序省略。
在粘接劑35填充結束之后，將組裝中的光傳送用光學零件21放置在 低溫環(huán)境中。若放置在低溫環(huán)境中，如圖11 (a)粗箭頭標記所示，光學功 能陣列22和光纖托架23的一體成形件、特別是其連接部33熱收縮而收縮。 若該環(huán)境溫度過低，則不能夠使粘接劑35熱固化，因此，該低溫環(huán)境溫度 必須為不妨礙粘接劑35固化的溫度(可以使粘接劑固化的溫度)。在該實 施方式中，此時的環(huán)境溫度設為-15。C(使用在_ 15。C下可固化的粘接劑)。
在保持于低溫環(huán)境中的狀態(tài)下，如圖11 (b)所示，從紫外線照射部 38照射紫外線39并使粘接劑35固化。此時，粘接劑35的紫外線固化緩慢， 因此紫外線39在粘接劑35固化時能夠照射充分的時間。
這樣，若粘接劑35固化而發(fā)生固化收縮，則粘接劑35也收縮，如圖 11 (c)的空心箭頭標記所示，粘接劑35產(chǎn)生拉伸應力。
之后，將光傳送用光學零件21放置到常溫(25°C)。若使溫度上升到 常溫，則如圖12 (a)的粗箭頭標記所示，由于粘接劑35比連接部33更大
地熱膨脹，故如圖12 (a)的空心箭頭標記所示，在間隙部分34內(nèi)的粘接 劑35產(chǎn)生壓縮應力。這樣，在所制造的光傳送用光學零件21中，如圖12 (b)所示，在粘接劑35、特別是間隙部分34的粘接劑35殘留作為殘留應 力的壓縮應力。
這樣制造的光傳送用光學零件21中，由于粘接劑35在受到壓縮應力 的狀態(tài)下被填充到空間32中，故在保管中或使用中，在光學功能陣列22 和粘接劑35的界面等不易產(chǎn)生剝離或細微的氣泡等，能夠提高光傳送用光 學零件的成品率且提高產(chǎn)品的可靠性。
另外，在上述實施方式中，V形槽26僅設置在下側托架部23b的上面， 但也可以將V形槽26延長到連接部33的上面。 (實施方式2)
圖13是表示本發(fā)明實施方式2的光傳送用光學零件41的構造的概略 剖面圖。該光傳送用光學零件41具有與實施方式1的光傳送用光學零件21 大致相同的構造，因此僅對不同的部分的構成進行說明(在以下的實施方 式中也同樣)。
該光傳送用光學零件41中，在空間32中、從光學功能陣列22的背面 下部到連接部33的上面，在寬度全長上形成有傾斜面42。由此，在V形 槽26中載置各光纖芯線25,通過將各光纖芯線25擠出而使光纖芯線25的 端面下部與傾斜面42抵接，由此，能夠?qū)⒐鈱W功能陣列22的背面與各光 纖芯線25的端面的距離y保持均一。
另外，用于成形光學功能陣列22等的樹脂的折射率為1.5左右，粘接 劑35的折射率約為1.45-1.5,若為該程度的折射率差，則傾斜面42的光 路的折射不成為問題。 (實施方式3)
圖14是表示本發(fā)明實施方式3的光傳送用光學零件51的構造的概略 剖面圖。在該光傳送用光學零件51中，在空間32中使突起部52從光學功 能陣歹l! 22的背面下端部突出。突起部52在空間32的寬度方向全長上形成，
的端面下部與突起部52抵接，由此能夠?qū)⒐鈱W功能陣列22的背面與各光 纖芯線25的端面的距離S保持均一。另外，突起部52設置在光纖芯線25 的芯之下為好，以不使二者相接觸。(實施方式4)
圖15是表示本發(fā)明實施方式4的光傳送用光學零件61的構造的概略 剖面圖。在該光傳送用光學零件61中，在光學功能陣列22的前面設有起 到光學功能的多個棱鏡62。因此，能夠由棱鏡62使向光纖芯線25射入射 出的光信息的光^^彎曲。
(實施方式5 )
圖16是表示本發(fā)明實施方式5的光傳送用光學零件71的構造的概略 剖面圖。在該光傳送用光學零件71中，在光學功能陣列22的前面設有起 到光學功能的透射波長區(qū)域不同的多個濾光器72。因此，能夠?qū)母鞴饫w 芯線25射出的光信息中規(guī)定波長區(qū)域的光分別向外部輸出，另外，能夠使 規(guī)定波長區(qū)域的光與各光纖芯線25耦合。 (實施方式6 )
圖17是表示本發(fā)明實施方式6的光傳送用光學零件81的立體圖，圖 18是沿其長度方向的剖面圖。另外，圖19 (a)是光學功能陣列22和光纖 托架23的一體成形件的剖面圖，圖19 (b)是其背面圖。
如圖19(a)、 (b)所示，在該光傳送用光學零件81中，通過透明樹脂 將光學功能陣列23和光纖托架23 —體成形，在光學功能陣列22與光纖托 架23之間、從上面朝向下方形成槽82，該槽82的內(nèi)部為空間32,槽82 的下部為連接部33。另外，該光纖托架23不像實施方式1那樣地被分割為 二，而是整體構成為一個。在該光纖托架23上，從前面到后面穿設有多個 孔83，該孔83用于插通并定位光纖芯線25。該孔83的中心軸與透鏡31 的光軸一致。
如圖17及圖18所示，在該光傳送用光學零件81中，在光纖托架23 的孔83中插通各光纖芯線25而使各光纖芯線25的端面面向空間32，從空 間32的上面注入粘接劑35并通過紫外線照射等而使粘接劑35固化。注入 粘接劑35時，光纖芯線25的端面附近的空氣從空間32的兩側面排出。另 外，為了防止間隙部分34的粘接劑35的收縮，可以在空間32的上方設置 圖7及圖8所示的補充空間36。
根據(jù)這樣的光傳送用光學零件81，能夠進一步減小零件數(shù)量。 另外，無論在粘接劑35的線膨脹率比粘接劑33大的情況下、還是在 粘接劑35的線膨脹率比連接部33小的情況下，該光傳送用光學零件81也能夠與實施方式1的情況(圖7~圖9、圖11 ~圖12)同樣地進行制造。 (實施方式7)
本發(fā)明的光傳送用光學零件可將發(fā)光元件或受光元件(信號發(fā)送接收 用元件)組合而進行單元化。圖20 (a)表示將光傳送用光學零件(例如， 實施方式1的光傳送用光學零件21 )和多個激光二極管(LD) 92組合而進 行單元化的信號發(fā)送接收單元91，使各激光二極管92的光軸與各光纖芯線 25的中心軸(芯) 一致而將激光二極管92配置在各透鏡31的前方。根據(jù) 該信號接收發(fā)送單元91,通過由透鏡31將從激光二極管92輸出的光信息 聚光，能夠與光纖芯線25耦合。根據(jù)這樣的信號發(fā)送接收單元91,在粘接 劑35的界面不易產(chǎn)生剝離或氣泡，故能夠提高激光二極管92與光纖芯線 25的光信息的耦合效率。
另外，圖20 (b)表示將光傳送用光學零件(例如，實施方式l的光傳 送用光學零件21 )和多個光致二極管94組合而進行單元化的信號發(fā)送接收 單元93,使各激光二極管94的光軸與各光纖芯線25的中心軸(芯) 一致 而將光致二極管92配置在各透鏡31的前方。根據(jù)該信號接收發(fā)送單元93, 通過由透鏡31將從光纖芯線25輸出的光信息聚光，能夠聚光到光致二極 管94上。由這樣的信號發(fā)送接收單元93，在粘接劑35的界面不易產(chǎn)生剝 離或氣泡，故能夠提高光致二極管94與光纖芯線25的光信息的耦合效率。 (實施方式8)
圖21是表示將兩個光傳送用光學零件(例如，光傳送用光學零件21 ) 彼此連接的狀態(tài)的概略剖面圖。在該實施方式中，由于將相同的溝道之間 彼此結合，故在使一個光傳送用光學零件上下翻轉的狀態(tài)使其結合，通過 導向銷而相互結合。
權利要求
1.一種光傳送用光學零件的制造方法，其特征在于，利用連接部將隔開空間配置的光傳送路徑托架的至少一部分和光學功能部連接并由樹脂一體成形，將光傳送路徑保持在所述光傳送路徑托架上，使其端面面向所述空間并與所述光學功能部相對，然后，在所述光學功能部與所述光傳送路徑的端面之間的間隙部分填充線膨脹系數(shù)比所述連接部小的粘接劑，在比光傳送用光學零件的保管溫度上限值高的環(huán)境溫度下使所述粘接劑固化。
2. —種光傳送用光學零件的制造方法，其特征在于，利用連接部將隔 開空間配置的光傳送路徑托架的至少 一部分和光學功能部連接并由樹脂一 體成形，將光傳送路徑保持在所述光傳送路徑托架上，使其端面面向所述 空間并與所述光學功能部相對，然后，在所述光學功能部與所述光傳送路徑的端面之間的間隙部分填 充線膨脹系數(shù)比所述連接部大的粘接劑，在比光傳送用光學零件的保管溫 度下限值低的環(huán)境溫度下使所述粘接劑固化。
3. 如權利要求1或2所述的光傳送用光學零件的制造方法，其特征在 于，所述粘接劑是紫外線固化型樹脂，其在傳送于所述光傳送路徑中的光 的波長區(qū)域內(nèi)，具有透光性。
4. 如權利要求1所述的光傳送用光學零件的制造方法，其特征在于， 使所述粘接劑固化時的環(huán)境溫度比所述粘接劑的沸點低。
5. 如權利要求1所述的光傳送用光學零件的制造方法，其特征在于， 使所述粘接劑固化時的環(huán)境溫度比所述保管溫度的上限值高出5°C ~ 15°C。
6. 如權利要求2所述的光傳送用光學零件的制造方法，其特征在于， 所述環(huán)境溫度是不妨礙所述粘接劑固化的溫度。
7. 如權利要求1或2所述的光傳送用光學零件的制造方法，其特征在 于，在所述光學功能部與所述光傳送路徑的端面之間的間隙部分填充的粘 接劑的厚度為10(im以上。
8. 如權利要求1或2所述的光傳送用光學零件的制造方法，其特征在 于，所述空間在所述光學功能部與所述光傳送路徑的端面相對的間隙部分 的上方、向外方開放，從該空間的開放部分向所述光學功能部與所述光傳送路徑的端面之間的間隙部分注入粘接劑。
9. 如權利要求1或2所述的光傳送用光學零件的制造方法，其特征在于，在所述光學功能部與所述光傳送路徑的端面之間的間隙部分注入所述 粘接劑時，在所述空間內(nèi)的位于所述間隙部分上方的部分，預先填充補充 用的所述粘接劑。
10. —種光傳送用光學零件，其特征在于，其為光傳送路徑用光學元件， 經(jīng)由連接部對隔開空間配置的光傳送路徑托架的至少 一部分和光學功能部 進行配置，將光傳送路徑保持在所述光學路徑托架上，使光傳送路徑的端 面面向所述空間并與所述光學功能部相對，在所述光學功能部與所述光傳送路徑的端面之間的間隙部分填充有施 加了壓縮應力的粘接劑。
11. 如權利要求10所述的光傳送用光學零件，其特征在于，在所述空 間的內(nèi)面形成傾斜面，使所述光傳送路徑的端面與所述傾斜面抵接而進行 定位。
12. 如權利要求IO所述的光傳送用光學零件，其特征在于，在所述空 間內(nèi)設有突起部，使所述光傳送路徑的端面與所述突起部抵接而進行定位。
13. 如權利要求IO所述的光傳送用光學零件，其特征在于，所述光傳 送路徑托架通過將上側托架部件和下側托架部件重合而構成，在下側托架 部件的上面形成有用于保持所述光傳送路徑的V形槽。
14. 如權利要求10所述的光傳送用光學零件，其特征在于，所述光傳 送路徑托架具有用于插入所述光傳送路徑的孔，并且形成有排氣路徑，其 用于將插通到所述孔中的所述光傳送路徑的端面附近的空氣向外部排出。
15. 如權利要求IO所述的光傳送用光學零件，其特征在于，所述光學 功能部具有一個或兩個以上的透鏡。
16. 如權利要求IO所述的光傳送用光學零件，其特征在于，所述光學 功能部具有一個或兩個以上的棱鏡。
17. 如權利要求10所述的光傳送用光學零件，其特征在于，所述光學 功能部具有一個或兩個以上的濾色器。
18. —種信號發(fā)送接收單元，其特征在于，具有權利要求10所述的光 傳送用光學零件和用于發(fā)送或接收光信息的信號發(fā)送接收用元件，使所述信號發(fā)送接收用元件與所述光傳送用零件的所述光學功能部相對并與所述光傳送路徑的中心軸一致而進行配置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光傳送用光學零件及其制造方法。將對光纖等光傳送路徑進行保持的托架部分和透鏡陣列等光學功能部一體成形，并且使填充于光學功能部與光傳送路徑的端面之間的粘接劑在光傳送用光學零件的保管溫度范圍內(nèi)不產(chǎn)生剝離或氣泡。將光學功能陣列(22)和光纖托架(23)隔開空間(32)而配置，利用透明樹脂將具有透鏡(31)的光學功能陣列(22)和下側托架部(23b)一體成形。將光纖芯線(25)載置于下側托架部(23b)的V形槽(26)中，在其上重疊上側托架部(23a)而使光纖芯線(25)的端面面向空間(32)，然后，在空間(32)中填充粘接劑(35)。在該粘接劑(35)的線膨脹系數(shù)比將光學功能陣列(22)和下側托架部(23b)連接的連接部(33)的線膨脹系數(shù)小(大)的情況下，在比光傳送用光學零件(21)的保管溫度上限值高(比其下限值低)的環(huán)境溫度下使所述粘接劑固化。
文檔編號G02B6/26GK101206283SQ20071019281
公開日2008年6月25日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權日2006年12月14日
發(fā)明者山本竜, 竹田譽 申請人:歐姆龍株式會社