JP2020067615A - Low-angle optical path conversion structure and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a low-angle optical path changing structure and an electronic device.
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。 In optical communication, higher speed and larger capacity are required, but for this purpose, high density of optical wiring is required.
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。
For example,
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。
Further, in
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。
However, in the optical path conversion structure involving reflection at a low angle as described in
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。
In addition, the mirror portion described in
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。 However, in the mirror portion formed by such a method, as the angle of reflection becomes lower, the condition of total reflection based on the difference in refractive index is not satisfied, so that the reflection efficiency decreases. It is also difficult to improve the uniformity of surface accuracy of the reflecting surface. As a result, there arises a problem that the loss due to the optical path change increases.
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。 It is an object of the present invention to provide a low-angle optical path conversion structure that is easy to manufacture with a small loss associated with optical path conversion, and a highly reliable electronic device including such a low-angle optical path conversion structure.
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。
Such an object is achieved by the present invention of the following (1) to (9).
(1) A base material having a main surface,
A light guide provided on the main surface,
An optical path conversion member provided on the base material and having a reflection surface optically connected to the light guide body,
Have
A low-angle optical path conversion structure, wherein an angle on the optical path conversion member side among angles formed by the reflection surface and a plane including the main surface is more than 0 ° and 30 ° or less.
(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。 (2) The low-angle optical path changing structure according to (1), wherein the main material of the optical path changing member is a metal material or a glass material.
(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。 (3) The low-angle optical path changing structure according to (1) or (2), wherein the optical path changing member and the base material are integrated with each other.
(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。
(4) Further comprising an adhesive for adhering the optical path changing member and the base material,
The low-angle optical path conversion structure according to (1) or (2), wherein the base material includes an adhesive agent accumulating portion in which the adhesive agent accumulates.
(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。 (5) The low-angle optical path conversion structure according to any of (1) to (4), wherein the reflecting surface is a flat surface or a concave curved surface.
(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。
(6) The base material has a recess,
The low-angle optical path changing structure according to any one of (1) to (5), wherein the optical path changing member is arranged in the recess.
(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。 (7) The low-angle optical path conversion structure according to any one of (1) to (6), wherein the surface of the optical path changing member includes a surface parallel to the main surface.
(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。 (8) The low-angle optical path conversion structure according to any one of (1) to (7), wherein the base material has flexibility.
(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。 (9) An electronic device comprising the low-angle optical path changing structure according to any one of (1) to (8).
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。 According to the present invention, it is possible to obtain a low-angle optical path changing structure in which the loss associated with the optical path change is small and the manufacturing is easy.
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。 Further, according to the present invention, a highly reliable electronic device including such a low-angle optical path changing structure can be obtained.
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。 Hereinafter, a low-angle optical path changing structure and an electronic device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
≪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。
«First embodiment»
First, the low-angle optical path conversion structure according to the first embodiment will be described.
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。 FIG. 1 is a perspective view showing a low-angle optical path conversion structure according to the first embodiment. FIG. 2 is a sectional view of the low-angle optical path changing structure shown in FIG. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. In the following description, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 2 will be referred to as “upper” and the lower side will be referred to as “lower”. In addition, "planar view" in the following description means looking down from above in FIG.
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。
The low-angle optical
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。
According to such a low-angle optical
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。
In addition, such a low-angle optical
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。
Hereinafter, each part of the low-angle optical
-Substrate-
The
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。
Examples of the constituent material of the
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。 Among these, examples of the metal material include various iron alloys such as stainless steel, various alloys such as aluminum alloys, magnesium alloys and titanium alloys, and various simple metals.
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。 Examples of the ceramic material include alumina, zirconia, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, titanium carbide and the like.
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。
Further, examples of the glass material include borosilicate glass and quartz glass.
Examples of the resin material include various resin materials such as polyimide resins, polyamide resins, epoxy resins, various vinyl resins, and polyester resins such as polyethylene terephthalate resin.
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。
Besides, a composite material in which paper, glass cloth, carbon fiber, resin fiber, resin film or the like is used as a base material and a resin material is impregnated is also used as a constituent material of the
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。
Although the thickness of the
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。
Further, the size of the
−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。
-Light guide-
The
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。
The
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。
The
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。
As shown in FIG. 1, the
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。
Of the end faces of the
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。
The four
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。
The refractive index distribution in the cross section of the
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。
Further, the
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。
The cross-sectional shape of the
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。
The width and height of the core portion 14 (thickness of the core layer 13) are not particularly limited, but each is preferably about 1 to 200 μm, more preferably about 5 to 100 μm, and about 10 to 70 μm. It is more preferable that there is. This makes it possible to increase the density of the
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。
On the other hand, as shown in FIG. 1, when the plurality of
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。
The main material of the
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。
As the main material of the
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。
The width of the
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。
The number of
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。
In the
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。 Examples of constituent materials of the support film and the cover film include various resin materials such as polyethylene terephthalate (PET), polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyimide, polyamide and the like.
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。
The thickness of the support film and the cover film is not particularly limited, but is preferably about 5 to 500 μm, more preferably about 10 to 400 μm. As a result, the support film and the cover film have appropriate rigidity, so that the
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。 The support film and the cover film may be provided as needed and may be omitted.
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。
As shown in FIG. 2, such a
Examples of the adhesive that constitutes the
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。
The thickness of the
−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。
-Optical path changing member-
The optical
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。
The optical
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。
Further, among the side surfaces of the columnar body, a surface including a side corresponding to the upper base of the trapezoid is referred to as an “
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。
Here, in the present embodiment, as described above, among the angles formed by the reflecting
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。
As a result, in principle, the light L is emitted in a direction forming an angle 2θ with the plane F. In the present specification, the angle 2θ is smaller than 90 °, and is therefore referred to as “low angle”. Note that, since the angle 2θ actually changes according to the angle of the reflecting
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。
Since the optical
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。 Further, conventionally, there was also a structure in which a part of the light guide body is removed to form an interface with air, and reflection at a low angle is performed at the interface, but at such an interface with air, There has been a problem that it is difficult to form a relatively large reflecting surface required for reflection at a low angle with uniform accuracy.
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。
On the other hand, according to the present embodiment, since the processing of the reflecting
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。
Examples of the main material of the optical
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。
Of these, the main material of the optical
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。
In addition, since the metallic material has a unique metallic luster, the surface obtained by polishing can be used as it is as the reflecting
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。 Examples of the metal material include various iron alloys such as stainless steel, aluminum alloys, magnesium alloys, titanium alloys, copper alloys, various alloys such as silver alloys, and various metal simple substances such as gold and platinum. To be
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。
On the other hand, glass materials have a smaller coefficient of thermal expansion than metal materials. Therefore, by using the glass material, it is possible to further suppress changes in optical characteristics due to temperature changes. When a glass material is used, a light reflecting layer is formed on the reflecting
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。
The reflecting
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。 In addition, the flat surface in this specification is a concept that allows a manufacturing error in addition to a completely flat surface.
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。
On the other hand, the reflecting
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。 The shape of the concave curved surface is not particularly limited, and may be spherical or aspherical. Examples of the aspherical surface include a parabolic surface of revolution, a hyperbolic surface of revolution, and a polynomial function surface of revolution.
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。
In the case of a concave curved surface, the above-mentioned angle θ is the optical path conversion of the angle formed by the plane virtually contacting the deepest part of the concave in the concave curved surface and the plane F parallel to the
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。
Further, the optical
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。
The above “parallel” is a concept including a manufacturing error. That is, the
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。
Since the shape of the optical
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。
The optical
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。
Examples of the adhesive constituting the
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。
Further, the thickness of the
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。
1 to 3, the
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。
FIG. 4 is a diagram showing a modified example of the low-angle optical path changing structure shown in FIG. 2, in which the
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。
The
≪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。
«Second embodiment»
Next, the low-angle optical path conversion structure according to the second embodiment will be described.
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。 FIG. 5 is an exploded perspective view showing the low-angle optical path conversion structure according to the second embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view when the low-angle optical path changing structure shown in FIG. 5 is assembled.
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。 Hereinafter, the second embodiment will be described, but the description will focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted. 5 and 6, the same components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals as those described above, and detailed description thereof will be omitted.
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。
The second embodiment is the same as the first embodiment except that the shape of the
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。
Of these, the
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。
In FIG. 6, the
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。
On the other hand, in the present embodiment, since the
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。
The depth of the
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。
In addition, the
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。
In FIG. 6, the optical
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。
On the other hand, in the present embodiment, since the
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。
The depth of the
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。
Also in the second embodiment as described above, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
The
≪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。
<< Third Embodiment >>
Next, the low-angle optical path conversion structure according to the third embodiment will be described.
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。
FIG. 7 is a sectional view showing the low-angle optical path conversion structure according to the third embodiment.
Hereinafter, the third embodiment will be described, but the description will focus on the differences from the second embodiment, and the description of the same items will be omitted. Note that, in FIG. 7, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals as those described above, and detailed description thereof will be omitted.
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。
The third embodiment is the same as the first embodiment except that the shape of the optical
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。
On the other hand, the three faces including the remaining three sides in the hexagon are located outside the
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。
Such an optical
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。
8 is a sectional view showing a modification of the low-angle optical path conversion structure shown in FIG.
The
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。
Further, by providing the
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。
The shape of the
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。
On the other hand, the cross-sectional shape and the depth of the
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。
9 is a sectional view showing a modified example of the low-angle optical path conversion structure shown in FIG.
In the
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。
Such an
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。
10 is a sectional view showing a modification of the low-angle optical path conversion structure shown in FIG.
The optical
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。
Also in the low-angle optical
≪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。
<< Fourth Embodiment >>
Next, the low-angle optical path conversion structure according to the fourth embodiment will be described.
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。
FIG. 11 is a plan view showing a base material included in the low-angle optical path conversion structure according to the fourth embodiment.
Hereinafter, the fourth embodiment will be described, but the description will focus on the differences from the second embodiment, and the description of the same matters will be omitted. Note that, in FIG. 11, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals as those described above, and detailed description thereof will be omitted.
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。
The fourth embodiment is the same as the first embodiment except that the shape of the
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。
When the adhesive for adhering the
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。 Also in the low-angle optical path conversion structure shown in FIG. 11 as described above, the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained.
≪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。
<< Fifth Embodiment >>
Next, the low-angle optical path conversion structure according to the fifth embodiment will be described.
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。
FIG. 12 is a perspective view showing a low-angle optical path conversion structure according to the fifth embodiment. FIG. 13 is a sectional view of the low-angle optical path changing structure shown in FIG. Note that, for convenience of illustration, in FIG. 12, the contours of the
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。 Hereinafter, although the fifth embodiment will be described, differences from the first embodiment will be mainly described, and description of the same matters will be omitted. 12 and 13, the same components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals as those described above, and detailed description thereof will be omitted.
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。
The fifth embodiment is the same as the first embodiment except that the structure of the
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。
Among these, as shown in FIG. 12, the through
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。
Further, as shown in FIG. 13, the through
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。
On the other hand, the through
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。
Moreover, as shown in FIG. 13, the through
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。
The
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。 The resin film is not particularly limited, but examples thereof include a polyimide substrate, a polyester substrate, and an aramid film substrate.
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。
On the other hand, in order to supplement the rigidity of the
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。
Further, instead of the through
Also in the fifth embodiment as described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
<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。
<Electronic equipment>
According to the present invention as described above, it is possible to obtain the low-angle optical
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。 Examples of the electronic device of the present invention include information communication devices such as smartphones, tablet terminals, mobile phones, game machines, router devices, WDM devices, personal computers, televisions, servers, and supercomputers, medical devices, and sensor devices. Others, vehicle, aircraft, ship instruments, automobile control equipment, aircraft control equipment, railway vehicle control equipment, ship control equipment, spacecraft control equipment, mobile control equipment such as rocket control equipment, power plants, refineries , Steel mills, plant control equipment for controlling plants such as chemical complexes, and the like.
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。 The low-angle optical path changing structure and the electronic device of the present invention have been described above based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these.
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。 For example, in each of the drawings according to the above-described embodiment, only one end portion in the longitudinal direction of the light guide is illustrated, but the configuration of the other end portion is not particularly limited. That is, for example, an arbitrary optical component may be provided at the other end and optically connected to the optical component.
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。 In addition, in each of the drawings according to the above-described embodiment, the state in which light is emitted from one end portion in the longitudinal direction of the light guide is illustrated, but the light incident through the optical path conversion member may be received at one end portion. It may be.
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。 Further, any electronic component may be placed on the base material. Examples of such electronic components include an optical element such as a light emitting element or a light receiving element, an arithmetic element that controls the optical element or processes an optical signal, a RAM, a ROM, a capacitor, a coil, a resistor, a diode, or the like. .
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
DESCRIPTION OF
Claims (9)
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。 A base material having a main surface,
A light guide provided on the main surface,
An optical path conversion member provided on the base material and having a reflection surface optically connected to the light guide body,
Have
A low-angle optical path conversion structure, wherein an angle on the optical path conversion member side among angles formed by the reflection surface and a plane including the main surface is more than 0 ° and 30 ° or less.
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。 Further having an adhesive for bonding the optical path changing member and the base material,
The low-angle optical path conversion structure according to claim 1, wherein the base material includes an adhesive agent accumulating portion in which the adhesive agent accumulates.
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。 The substrate has a recess,
The low-angle optical path changing structure according to claim 1, wherein the optical path changing member is arranged in the recess.
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DE112021002154T5 (en) | 2020-04-03 | 2023-01-26 | Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems, Ltd. | SYSTEM, VEHICLE, DISCHARGE METHOD AND PROGRAM |
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