JP4202567B2 - 光学部品の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ファイバを配列してなる光学部品に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
光イメージを伝送させる光学部品として、複数の光ファイバを配列して形成した光学部品が広く知られている。上記光学部品は、各光ファイバのコアとクラッドが露出した入射面と出射面とを有し、入射面に入射した光イメージを出射面に伝送することを可能する。
【０００３】
また、上記光学部品は、伝送効率が高い、レンズと比較して光学系の小型化が可能である、など種々の利点を有するため、指紋検出装置をはじめとして様々な分野に利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記光学部品は、通常、断面が円形または正方形の複数の光ファイバを互いに平行に配列して、加熱・加圧処理により一体成形することによって製造される。また、当該光学部品の解像度を向上させるために、上記一体成形された光ファイバ群をさらに線引きしたもの（マルチファイバ）を複数平行に配列して一体成形したり、上記一体成形工程と線引き工程とを複数回繰り返したもの（マルチマルチファイバ）をさらに複数平行に配列して一体成形することにより当該光学部品を製造することもある。
【０００５】
上記製造方法により光学部品を製造する際の、各光ファイバのコアの断面形状の変化を図１０（ａ）〜（ｃ）、図１１（ａ）〜（ｃ）及び図１２（ａ）〜（ｃ）に示す。図１０（ａ）〜（ｃ）は、コア２の断面形状が円形の光ファイバ４を四方配置して光学部品６を形成した場合の、コア２の断面形状の変化を示している。コア２の断面が円形の光ファイバ４を四方配置して光学部品６を形成した場合は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数の光ファイバ４を互いに平行に配列して一体成形する際の加熱・加圧処理により、各光ファイバ４のコア２の断面形状が略正方形に変形する。
【０００６】
ここで、変形の度合いは、上記加熱・加圧処理時の温度下での光ファイバ４のコア２とクラッド８の硬さによって異なる。コア２がクラッド８と比較して極めて硬い場合は、コア２の断面を円形に維持できるが、隣接するコア２同士の接触を避けるため、コア２をクラッド８と比較して極端に硬くすることは実用上困難である。
【０００７】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、コア２の断面形状が円形の光ファイバ４を六方配置して光学部品６を形成した場合の、コア２の断面形状の変化を示している。この場合は複数の光ファイバ４を互いに平行に配列して一体成形する際の加熱・加圧処理により、各光ファイバ４のコア２の断面形状が略正六角形に変形する。また、図１２（ａ）〜（ｃ）は、コア２の断面形状が正方形の光ファイバ４を四方配置して光学部品６を形成した場合の、コア２の断面形状の変化を示している。この場合は、各光ファイバ４を配列した際に隣接するクラッド８間の隙間が無くなるため、複数の光ファイバ４を互いに平行に配列して一体成形する際の加熱・加圧処理後も、コア２の断面は正方形に維持される。
【０００８】
上記のように製造される光学部品６は、各光ファイバ４のコア２の断面形状が正方形、六角形などのように互いに平行となる対辺を有する多角形となるため、以下に示すような問題点がある。すなわち、光学部品６の入射面に入射した光のコア２内の進行は、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すような螺旋状の進行と、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すような帯状の進行の双方が発生しうる。ここで、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）中の白抜き丸印は、光の入射位置を示している。
【０００９】
図１３（ａ）は、光学部品６の入射面（コア２の入射面）６ａに入射した光のコア２内の進行の様子を示しており、図１３（ｂ）は当該光の進行の軌跡を入射面６ａと平行な平面に射影した図である。図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、光学部品６の入射面６ａにコア２内の反射面とランダムな入射角（図１４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する特定の入射角を除く）で入射した光は、コア２内を螺旋状に進行する。その結果、図１３Ｃに示すように、光学部品６の入射面６ａに一定の入射角θで入射した光は、その入射した位置の違いにより、光学部品６の出射面６ｂから様々な出射角で出射される。
【００１０】
一方、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、光学部品６の入射面６ａに特定の入射角（光がコア２の平行な対面によってのみ反射・進行するような入射角）で入射した光は、コア２内を帯状に進行する。その結果、図１４（ｃ）に示すように、光学部品６の入射面６ａに一定の入射角θで入射した光は、その入射した位置の違いによらず、光学部品６の出射面６ｂからもθの出射角で出射されることになる。従って、光学部品６の出射面６ｂから出射される出力イメージに、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成され、このパターンがノイズとなって光学部品６の解像度を低下させる。特に、複数のマルチファイバ（マルチマルチファイバも同様）を互いに平行に配列して一体成形することにより製造された光学部品は、当該マルチファイバの中央部と縁部とでコア２の変形の度合いが異なるため、この変形の度合いの相違に起因して、当該マルチファイバの断面形状に応じたパターンノイズが発生し、光学部品６の解像度が著しく低下する。
【００１１】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、パターンノイズの発生を防止して解像度の高い光学部品を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光学部品の製造方法は、複数の光ファイバを配列してなる光学部品の製造方法であって、円柱形状を有する第１コア母材と、第１コア母材が挿入される筒状の第１クラッド母材とを用意するとともに、第１コア母材と第１クラッド母材との間に、複数の第２コア母材、及び複数の第２コア母材の間に位置する複数の第２クラッド母材を配置して、光ファイバ用母材を形成する母材形成工程と、光ファイバ用母材を線引きして、コアの断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている光ファイバを形成する線引き工程と、光ファイバを複数、棒状の光吸収体を挿入しつつ互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、複数の光ファイバを配列してなる光学部品を製造する一体成形工程とを備えることを特徴としている。
【００１３】
コアの断面形状を、凹部と凸部との双方を有する形状とすることで、コア内を進行する光が当該凹部と凸部によって様々な方向に反射し、特定の出射角にのみ強度を有するパターンの形成が防止される。
【００１４】
また、本発明の光学部品においては、上記コアの断面形状は、上記凸部を等間隔に配置した形状となっていることを特徴としてもよい。
【００１５】
コアの断面形状を、凸部を等間隔に配置した形状とすることで、入射面への光の入射方向によらず、伝送効率をほぼ均一にすることができる。
【００１６】
また、本発明の光学部品においては、上記コアの断面形状は、波（なみ）形の外周を有する形状となっていることを特徴としてもよい。
【００１７】
また、本発明の光学部品においては、上記コアの断面形状は、鋸歯形の外周を有する形状となっていることを特徴としてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態にかかる光学部品を図面を用いて説明する。まず、本実施形態にかかる光学部品の構成について説明する。図１（ａ）は、本実施形態にかかる光学部品の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った拡大断面図である。
【００１９】
光学部品１０は、複数の光ファイバを互いに平行に配列して形成されている。複数の光ファイバそれぞれは、光軸が図１（ａ）のｙ軸と平行になるように配列されており、光学部品１０は、光軸に対して斜めにカットされた入射面１０ａと、光軸に対して垂直にカットされた出射面１０ｂとを有し、入射面１０ａに入射した入力パターンを縮小して出射面１０ｂから出力させることができるようになっている。
【００２０】
光学部品１０の断面は、図１（ｂ）に示すようになっている。すなわち、光学部品１０を構成する複数の光ファイバそれぞれのコア１４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その断面形状は、凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、６個の凸部を等間隔に配置し、波（なみ）形の外周を有する形状となっている。ここで、波形とは、尖頭を有さず、滑らかに凹凸を繰り返す形状をいう。
【００２１】
ここで、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図１（ｂ）に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。ここでランダムとは、互いに隣接して配列される光ファイバのうち少なくとも一つは、コア１４の断面における凸部の向きが異なっていることを意味する。
【００２２】
また、光学部品１０を構成する複数の光ファイバそれぞれのクラッド１６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなり、加熱・加圧処理により融着して一体化され、隣接する光ファイバとの間隙を埋めている。
【００２３】
さらに、クラッド１６の部分には、複数の光ファイバそれぞれの軸方向にのびる光吸収体１７が挿入されている。クラッド１６の部分に光吸収体１７を挿入することにより、クラッド１６内に漏れた迷光、若しくは、側面（入射面と出射面以外の面）から光学部品１０内に侵入した光を効果的に除去することが可能となり、出力パターンの解像度を高めることができる。
【００２４】
続いて、本実施形態に係る光学部品の製造方法について説明する。図２は、光学部品１０の製造工程図（詳細には光学部品１０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品１０を製造するには、まず、光学部品１０を構成する光ファイバを製造する。光学部品１０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図２（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材１８を７本用意し、互いに平行に配列して束ねる。コア母材１８は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００２５】
続いて、図２（ｂ）に示すように、筒状のクラッド母材２０を用意し、上記工程で束ねられた７本のコア母材１８を筒状のクラッド母材２０に挿入する。ここで、クラッド母材２０の内径は、束ねられた７本のコア母材１８の外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材２０は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００２６】
続いて、図２（ｃ）に示すように、コア母材１８と比較して径が十分小さい円柱形状のクラッド母材２２を複数本用意し、束ねられた７本のコア母材１８の外周とクラッド母材２０の内周との間隙に挿入し、光ファイバ用母材２４が完成する。
【００２７】
その後、上記光ファイバ用母材２４を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ２６は、図２（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、６個の凸部を等間隔に配置し、波形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品１０の製造の際、隣接する光ファイバ２６との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００２８】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ２６それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図１（ｂ）に示すような断面を有する光学部品１０が製造される。
【００２９】
続いて、本実施形態にかかる光学部品の作用及び効果について説明する。図３は、光学部品１０の入射面（コア１４の入射面）１０ａに入射し、コア１４内を進行する光の軌跡を入射面１０ａと平行な平面に射影した図である。本実施形態にかかる光学部品１０は、当該光学部品１０を構成する複数の光ファイバのコア１４の断面形状を、凹部と凸部との双方を有する形状とすることで、図３に示すように、コア１４内を進行する光が当該凹部と凸部によって様々な方向に反射する。従って、光学部品１０の入射面１０ａに一定の入射角θで入射した光は、その入射した位置の違いにより、光学部品１０の出射面１０ｂから様々な出射角をもって出射され、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品１０の出射面１０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態にかかる光学部品１０は、当該光学部品１０を構成する複数の光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていことで、入射面１０ａへの光の入射方向によらず伝送効率をほぼ均一にすることができる。その結果、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。
【００３１】
また、仮に、加熱・加圧処理時に、コア１４が多少の変形を受け、コア１４の断面の一部に平行な対辺が生じた場合であっても、コア１４の断面として現れる凸部の向きが、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっているため、特定の出射角にのみ強度を有するパターンの形成を防止することができ、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施形態にかかる光学部品１０は、円柱形状及び筒状の極めて単純な形状の母材を組み合わせた光ファイバ用母材２４を線引きして製造した光ファイバ２６を複数配列して構成することで、製造が容易であり、安価に製造することができる。
【００３３】
続いて、本発明の第２の実施形態にかかる光学部品について図面を用いて説明する。図４は、本実施形態にかかる光学部品の拡大断面図である。本実施形態にかかる光学部品３０が上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と構成上異なる点は、光学部品を構成する複数の光ファイバそれぞれのコアの断面形状である。すなわち、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０は、コア１４の断面形状が６個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状であったのに対し、本実施形態にかかる光学部品３０は、コア１４の断面形状が、１０個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状となっている。
【００３４】
尚、光学部品３０においても、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図４に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。
【００３５】
図５は、光学部品３０の製造工程図（詳細には光学部品３０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品３０を製造するには、まず、光学部品３０を構成する光ファイバを製造する。光学部品３０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図５（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材３２を用意する。コア母材３２は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００３６】
続いて、図５（ｂ）に示すように、上記コア母材３２よりも径の小さい円柱形状を有するコア母材３４、及び、当該コア母材３４とほぼ同一形状のクラッド母材３６をそれぞれ１０本づつ用意し、コア母材３４とクラッド母材３６とを、上記コア母材３２の周囲に交互に配置する。ここで、コア母材３４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、クラッド母材３６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００３７】
続いて、図５（ｃ）に示すように、筒状のクラッド母材３８を用意し、上記工程で製造された、コア母材３２の周囲にコア母材３４とクラッド母材３６とを交互に配置したものを、筒状のクラッド母材３８に挿入し、光ファイバ用母材４０が完成する。ここで、クラッド母材３８の内径は、コア母材３２の周囲にコア母材３４とクラッド母材３６とを交互に配置したものの外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材３８は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００３８】
その後、上記光ファイバ用母材４０を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ４２は、図５（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、１０個の凸部を等間隔に配置し、波形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品３０の製造の際、隣接する光ファイバ４２との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００３９】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ４２それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図４に示すような断面を有する光学部品３０が製造される。
【００４０】
本実施形態にかかる光学部品３０も、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と同様に、コア１４内を進行する光を上記凹部と凸部によって様々な方向に反射させることができ、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品３０の出射面３０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。また、光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていることから、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。さらに、コア１４の断面として現れる凸部の向きがランダムとなっていることから、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００４１】
続いて、本発明の第３の実施形態にかかる光学部品について図面を用いて説明する。図６は、本実施形態にかかる光学部品の拡大断面図である。本実施形態にかかる光学部品５０が上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と構成上異なる点は、光学部品を構成する複数の光ファイバそれぞれのコアの断面形状である。すなわち、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０は、コア１４の断面形状が６個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状であったのに対し、本実施形態にかかる光学部品５０は、コア１４の断面形状が、８個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状となっている。
【００４２】
尚、光学部品５０においても、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図６に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。
【００４３】
図７は、光学部品５０の製造工程図（詳細には光学部品５０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品５０を製造するには、まず、光学部品５０を構成する光ファイバを製造する。光学部品５０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図７（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材５２を用意する。コア母材５２は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００４４】
続いて、図７（ｂ）に示すように、上記コア母材５２の直径よりも１辺の長さが小さい正方形の断面を有する四角柱形状のコア母材５４、及び、当該コア母材５４とほぼ同一形状のクラッド母材５６をそれぞれ８本づつ用意し、コア母材５４とクラッド母材５６とを、上記コア母材５２の周囲に交互に配置する。ここで、コア母材５４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、クラッド母材５６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００４５】
続いて、図７（ｃ）に示すように、筒状のクラッド母材５８を用意し、上記工程で製造された、コア母材５２の周囲にコア母材５４とクラッド母材５６とを交互に配置したものを、筒状のクラッド母材５８に挿入し、光ファイバ用母材６０が完成する。ここで、クラッド母材５８の内径は、コア母材５２の周囲にコア母材５４とクラッド母材５６とを交互に配置したものの外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材５８は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００４６】
その後、上記光ファイバ用母材６０を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ６２は、図７（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、８個の凸部を等間隔に配置し、波形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品５０の製造の際、隣接する光ファイバ６２との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００４７】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ６２それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図６に示すような断面を有する光学部品５０が製造される。
【００４８】
本実施形態にかかる光学部品５０も、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と同様に、コア１４内を進行する光を上記凹部と凸部によって様々な方向に反射させることができ、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品５０の出射面５０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。また、光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていことで、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。さらに、コア１４の断面として現れる凸部の向きがランダムとなっていることから、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００４９】
続いて、本発明の第４の実施形態にかかる光学部品について図面を用いて説明する。図８は、本実施形態にかかる光学部品の拡大断面図である。本実施形態にかかる光学部品７０が上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と構成上異なる点は、光学部品を構成する複数の光ファイバそれぞれのコアの断面形状である。すなわち、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０は、コア１４の断面形状が６個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状であったのに対し、本実施形態にかかる光学部品７０は、コア１４の断面形状が、１２個の凸部を等間隔に配置して鋸歯形の外周を有する形状となっている。
【００５０】
尚、光学部品７０においても、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図８に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。
【００５１】
図９は、光学部品７０の製造工程図（詳細には光学部品７０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品７０を製造するには、まず、光学部品７０を構成する光ファイバを製造する。光学部品７０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図９（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材７２を用意する。コア母材７２は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００５２】
続いて、図９（ｂ）に示すように、上記コア母材７２の直径よりも１辺の長さが小さい三角形の断面を有する三角柱形状のコア母材７４を１２本用意し、その１つの側面が上記コア母材７２の側面に沿うように、１２本のコア母材７４を上記コア母材７２の周囲に配置する。さらに、隣接する２つのコア母材７４の間隙を埋める三角柱形状のクラッド母材７６を１２本用意し、それぞれ隣接する２つのコア母材７４の間隙に配置する。ここで、コア母材７４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、クラッド母材７６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００５３】
続いて、図９（ｃ）に示すように、筒状のクラッド母材７８を用意し、上記工程で製造された、コア母材７２の周囲にコア母材７４とクラッド母材７６と配置したものを、筒状のクラッド母材７８に挿入し、光ファイバ用母材８０が完成する。ここで、クラッド母材７８の内径は、コア母材７２の周囲にコア母材７４とクラッド母材７６と配置したものの外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材７８は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００５４】
その後、上記光ファイバ用母材８０を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ８２は、図９（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、１２個の凸部を等間隔に配置し、鋸歯形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品７０の製造の際、隣接する光ファイバ８２との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００５５】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ８２それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図８に示すような断面形状を有する光学部品７０が製造される。
【００５６】
本実施形態にかかる光学部品７０も、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と同様に、コア１４内を進行する光を上記凹部と凸部によって様々な方向に反射させることができ、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品７０の出射面７０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。また、光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていことで、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。さらに、コア１４の断面として現れる凸部の向きがランダムとなっていることから、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００５７】
上記実施形態にかかる光学部品１０，３０，５０，７０それぞれは、上記それぞれの工程で製造した複数の光ファイバ２６，４２，６２，８２を互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することによって形成されていたが、光学部品の解像度を向上させるために、上記一体成形された光学部品をさらに線引きしたもの（マルチファイバ）を複数互いに平行に配列して一体成形したり、上記線引き工程と配列して一体成形する工程とを複数回繰り返したもの（マルチマルチファイバ）を複数互いに平行に配列して一体成形することにより当該光学部品を製造してもよい。
【００５８】
また、コアの断面形状に現れる凸部の数は、上記６個、８個、１０個、１２個に限定されず、様々な数とすることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の光学部品は、光学部品を構成する光ファイバのコアの断面形状を、凹部と凸部との双方を有する形状とすることで、コア内を進行する光が当該凹部と凸部によって様々な方向に反射し、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが防止される。その結果、パターンノイズの発生が防止され、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００６０】
また、本発明の光学部品においては、コアの断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていることで、入射面への光の入射方向によらず伝送効率をほぼ均一にすることができる。その結果、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学部品の斜視図及び断面図である。
【図２】光学部品の製造工程図である。
【図３】光学部品を構成する光ファイバのコア内の光の進行の様子を表す図である。
【図４】光学部品の断面図である。
【図５】光学部品の製造工程図である。
【図６】光学部品の断面図である。
【図７】光学部品の製造工程図である。
【図８】光学部品の断面図である。
【図９】光学部品の製造工程図である。
【図１０】従来技術にかかる光学部品の製造工程図である。
【図１１】従来技術にかかる光学部品の製造工程図である。
【図１２】従来技術にかかる光学部品の製造工程図である。
【図１３】従来技術にかかる光学部品を構成する光ファイバのコア内における光の進行の様子を表す図である。
【図１４】従来技術にかかる光学部品を構成する光ファイバのコア内における光の進行の様子を表す図である。
【符号の説明】
１０，３０，５０，７０…光学部品、１４…コア、１６…クラッド、２６，４２，６２，８２…光ファイバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ファイバを配列してなる光学部品に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
光イメージを伝送させる光学部品として、複数の光ファイバを配列して形成した光学部品が広く知られている。上記光学部品は、各光ファイバのコアとクラッドが露出した入射面と出射面とを有し、入射面に入射した光イメージを出射面に伝送することを可能する。
【０００３】
また、上記光学部品は、伝送効率が高い、レンズと比較して光学系の小型化が可能である、など種々の利点を有するため、指紋検出装置をはじめとして様々な分野に利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記光学部品は、通常、断面が円形または正方形の複数の光ファイバを互いに平行に配列して、加熱・加圧処理により一体成形することによって製造される。また、当該光学部品の解像度を向上させるために、上記一体成形された光ファイバ群をさらに線引きしたもの（マルチファイバ）を複数平行に配列して一体成形したり、上記一体成形工程と線引き工程とを複数回繰り返したもの（マルチマルチファイバ）をさらに複数平行に配列して一体成形することにより当該光学部品を製造することもある。
【０００５】
上記製造方法により光学部品を製造する際の、各光ファイバのコアの断面形状の変化を図１０（ａ）〜（ｃ）、図１１（ａ）〜（ｃ）及び図１２（ａ）〜（ｃ）に示す。図１０（ａ）〜（ｃ）は、コア２の断面形状が円形の光ファイバ４を四方配置して光学部品６を形成した場合の、コア２の断面形状の変化を示している。コア２の断面が円形の光ファイバ４を四方配置して光学部品６を形成した場合は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数の光ファイバ４を互いに平行に配列して一体成形する際の加熱・加圧処理により、各光ファイバ４のコア２の断面形状が略正方形に変形する。
【０００６】
ここで、変形の度合いは、上記加熱・加圧処理時の温度下での光ファイバ４のコア２とクラッド８の硬さによって異なる。コア２がクラッド８と比較して極めて硬い場合は、コア２の断面を円形に維持できるが、隣接するコア２同士の接触を避けるため、コア２をクラッド８と比較して極端に硬くすることは実用上困難である。
【０００７】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、コア２の断面形状が円形の光ファイバ４を六方配置して光学部品６を形成した場合の、コア２の断面形状の変化を示している。この場合は複数の光ファイバ４を互いに平行に配列して一体成形する際の加熱・加圧処理により、各光ファイバ４のコア２の断面形状が略正六角形に変形する。また、図１２（ａ）〜（ｃ）は、コア２の断面形状が正方形の光ファイバ４を四方配置して光学部品６を形成した場合の、コア２の断面形状の変化を示している。この場合は、各光ファイバ４を配列した際に隣接するクラッド８間の隙間が無くなるため、複数の光ファイバ４を互いに平行に配列して一体成形する際の加熱・加圧処理後も、コア２の断面は正方形に維持される。
【０００８】
上記のように製造される光学部品６は、各光ファイバ４のコア２の断面形状が正方形、六角形などのように互いに平行となる対辺を有する多角形となるため、以下に示すような問題点がある。すなわち、光学部品６の入射面に入射した光のコア２内の進行は、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すような螺旋状の進行と、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すような帯状の進行の双方が発生しうる。ここで、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）中の白抜き丸印は、光の入射位置を示している。
【０００９】
図１３（ａ）は、光学部品６の入射面（コア２の入射面）６ａに入射した光のコア２内の進行の様子を示しており、図１３（ｂ）は当該光の進行の軌跡を入射面６ａと平行な平面に射影した図である。図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、光学部品６の入射面６ａにコア２内の反射面とランダムな入射角（図１４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する特定の入射角を除く）で入射した光は、コア２内を螺旋状に進行する。その結果、図１３Ｃに示すように、光学部品６の入射面６ａに一定の入射角θで入射した光は、その入射した位置の違いにより、光学部品６の出射面６ｂから様々な出射角で出射される。
【００１０】
一方、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、光学部品６の入射面６ａに特定の入射角（光がコア２の平行な対面によってのみ反射・進行するような入射角）で入射した光は、コア２内を帯状に進行する。その結果、図１４（ｃ）に示すように、光学部品６の入射面６ａに一定の入射角θで入射した光は、その入射した位置の違いによらず、光学部品６の出射面６ｂからもθの出射角で出射されることになる。従って、光学部品６の出射面６ｂから出射される出力イメージに、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成され、このパターンがノイズとなって光学部品６の解像度を低下させる。特に、複数のマルチファイバ（マルチマルチファイバも同様）を互いに平行に配列して一体成形することにより製造された光学部品は、当該マルチファイバの中央部と縁部とでコア２の変形の度合いが異なるため、この変形の度合いの相違に起因して、当該マルチファイバの断面形状に応じたパターンノイズが発生し、光学部品６の解像度が著しく低下する。
【００１１】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、パターンノイズの発生を防止して解像度の高い光学部品を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光学部品の製造方法は、複数の光ファイバを配列してなる光学部品の製造方法であって、円柱形状を有する第１コア母材と、第１コア母材が挿入される筒状の第１クラッド母材とを用意するとともに、第１コア母材と第１クラッド母材との間に、複数の第２コア母材、及び複数の第２コア母材の間に位置する複数の第２クラッド母材を配置して、光ファイバ用母材を形成する母材形成工程と、光ファイバ用母材を線引きして、コアの断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている光ファイバを形成する線引き工程と、光ファイバを複数、棒状の光吸収体を挿入しつつ互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、複数の光ファイバを配列してなる光学部品を製造する一体成形工程とを備えることを特徴としている。
【００１３】
コアの断面形状を、凹部と凸部との双方を有する形状とすることで、コア内を進行する光が当該凹部と凸部によって様々な方向に反射し、特定の出射角にのみ強度を有するパターンの形成が防止される。
【００１４】
また、本発明の光学部品においては、上記コアの断面形状は、上記凸部を等間隔に配置した形状となっていることを特徴としてもよい。
【００１５】
コアの断面形状を、凸部を等間隔に配置した形状とすることで、入射面への光の入射方向によらず、伝送効率をほぼ均一にすることができる。
【００１６】
また、本発明の光学部品においては、上記コアの断面形状は、波（なみ）形の外周を有する形状となっていることを特徴としてもよい。
【００１７】
また、本発明の光学部品においては、上記コアの断面形状は、鋸歯形の外周を有する形状となっていることを特徴としてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態にかかる光学部品を図面を用いて説明する。まず、本実施形態にかかる光学部品の構成について説明する。図１（ａ）は、本実施形態にかかる光学部品の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った拡大断面図である。
【００１９】
光学部品１０は、複数の光ファイバを互いに平行に配列して形成されている。複数の光ファイバそれぞれは、光軸が図１（ａ）のｙ軸と平行になるように配列されており、光学部品１０は、光軸に対して斜めにカットされた入射面１０ａと、光軸に対して垂直にカットされた出射面１０ｂとを有し、入射面１０ａに入射した入力パターンを縮小して出射面１０ｂから出力させることができるようになっている。
【００２０】
光学部品１０の断面は、図１（ｂ）に示すようになっている。すなわち、光学部品１０を構成する複数の光ファイバそれぞれのコア１４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その断面形状は、凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、６個の凸部を等間隔に配置し、波（なみ）形の外周を有する形状となっている。ここで、波形とは、尖頭を有さず、滑らかに凹凸を繰り返す形状をいう。
【００２１】
ここで、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図１（ｂ）に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。ここでランダムとは、互いに隣接して配列される光ファイバのうち少なくとも一つは、コア１４の断面における凸部の向きが異なっていることを意味する。
【００２２】
また、光学部品１０を構成する複数の光ファイバそれぞれのクラッド１６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなり、加熱・加圧処理により融着して一体化され、隣接する光ファイバとの間隙を埋めている。
【００２３】
さらに、クラッド１６の部分には、複数の光ファイバそれぞれの軸方向にのびる光吸収体１７が挿入されている。クラッド１６の部分に光吸収体１７を挿入することにより、クラッド１６内に漏れた迷光、若しくは、側面（入射面と出射面以外の面）から光学部品１０内に侵入した光を効果的に除去することが可能となり、出力パターンの解像度を高めることができる。
【００２４】
続いて、本実施形態に係る光学部品の製造方法について説明する。図２は、光学部品１０の製造工程図（詳細には光学部品１０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品１０を製造するには、まず、光学部品１０を構成する光ファイバを製造する。光学部品１０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図２（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材１８を７本用意し、互いに平行に配列して束ねる。コア母材１８は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００２５】
続いて、図２（ｂ）に示すように、筒状のクラッド母材２０を用意し、上記工程で束ねられた７本のコア母材１８を筒状のクラッド母材２０に挿入する。ここで、クラッド母材２０の内径は、束ねられた７本のコア母材１８の外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材２０は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００２６】
続いて、図２（ｃ）に示すように、コア母材１８と比較して径が十分小さい円柱形状のクラッド母材２２を複数本用意し、束ねられた７本のコア母材１８の外周とクラッド母材２０の内周との間隙に挿入し、光ファイバ用母材２４が完成する。
【００２７】
その後、上記光ファイバ用母材２４を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ２６は、図２（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、６個の凸部を等間隔に配置し、波形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品１０の製造の際、隣接する光ファイバ２６との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００２８】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ２６それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図１（ｂ）に示すような断面を有する光学部品１０が製造される。
【００２９】
続いて、本実施形態にかかる光学部品の作用及び効果について説明する。図３は、光学部品１０の入射面（コア１４の入射面）１０ａに入射し、コア１４内を進行する光の軌跡を入射面１０ａと平行な平面に射影した図である。本実施形態にかかる光学部品１０は、当該光学部品１０を構成する複数の光ファイバのコア１４の断面形状を、凹部と凸部との双方を有する形状とすることで、図３に示すように、コア１４内を進行する光が当該凹部と凸部によって様々な方向に反射する。従って、光学部品１０の入射面１０ａに一定の入射角θで入射した光は、その入射した位置の違いにより、光学部品１０の出射面１０ｂから様々な出射角をもって出射され、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品１０の出射面１０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態にかかる光学部品１０は、当該光学部品１０を構成する複数の光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていことで、入射面１０ａへの光の入射方向によらず伝送効率をほぼ均一にすることができる。その結果、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。
【００３１】
また、仮に、加熱・加圧処理時に、コア１４が多少の変形を受け、コア１４の断面の一部に平行な対辺が生じた場合であっても、コア１４の断面として現れる凸部の向きが、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっているため、特定の出射角にのみ強度を有するパターンの形成を防止することができ、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施形態にかかる光学部品１０は、円柱形状及び筒状の極めて単純な形状の母材を組み合わせた光ファイバ用母材２４を線引きして製造した光ファイバ２６を複数配列して構成することで、製造が容易であり、安価に製造することができる。
【００３３】
続いて、本発明の第２の実施形態にかかる光学部品について図面を用いて説明する。図４は、本実施形態にかかる光学部品の拡大断面図である。本実施形態にかかる光学部品３０が上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と構成上異なる点は、光学部品を構成する複数の光ファイバそれぞれのコアの断面形状である。すなわち、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０は、コア１４の断面形状が６個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状であったのに対し、本実施形態にかかる光学部品３０は、コア１４の断面形状が、１０個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状となっている。
【００３４】
尚、光学部品３０においても、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図４に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。
【００３５】
図５は、光学部品３０の製造工程図（詳細には光学部品３０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品３０を製造するには、まず、光学部品３０を構成する光ファイバを製造する。光学部品３０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図５（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材３２を用意する。コア母材３２は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００３６】
続いて、図５（ｂ）に示すように、上記コア母材３２よりも径の小さい円柱形状を有するコア母材３４、及び、当該コア母材３４とほぼ同一形状のクラッド母材３６をそれぞれ１０本づつ用意し、コア母材３４とクラッド母材３６とを、上記コア母材３２の周囲に交互に配置する。ここで、コア母材３４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、クラッド母材３６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００３７】
続いて、図５（ｃ）に示すように、筒状のクラッド母材３８を用意し、上記工程で製造された、コア母材３２の周囲にコア母材３４とクラッド母材３６とを交互に配置したものを、筒状のクラッド母材３８に挿入し、光ファイバ用母材４０が完成する。ここで、クラッド母材３８の内径は、コア母材３２の周囲にコア母材３４とクラッド母材３６とを交互に配置したものの外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材３８は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００３８】
その後、上記光ファイバ用母材４０を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ４２は、図５（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、１０個の凸部を等間隔に配置し、波形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品３０の製造の際、隣接する光ファイバ４２との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００３９】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ４２それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図４に示すような断面を有する光学部品３０が製造される。
【００４０】
本実施形態にかかる光学部品３０も、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と同様に、コア１４内を進行する光を上記凹部と凸部によって様々な方向に反射させることができ、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品３０の出射面３０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。また、光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていることから、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。さらに、コア１４の断面として現れる凸部の向きがランダムとなっていることから、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００４１】
続いて、本発明の第３の実施形態にかかる光学部品について図面を用いて説明する。図６は、本実施形態にかかる光学部品の拡大断面図である。本実施形態にかかる光学部品５０が上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と構成上異なる点は、光学部品を構成する複数の光ファイバそれぞれのコアの断面形状である。すなわち、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０は、コア１４の断面形状が６個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状であったのに対し、本実施形態にかかる光学部品５０は、コア１４の断面形状が、８個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状となっている。
【００４２】
尚、光学部品５０においても、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図６に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。
【００４３】
図７は、光学部品５０の製造工程図（詳細には光学部品５０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品５０を製造するには、まず、光学部品５０を構成する光ファイバを製造する。光学部品５０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図７（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材５２を用意する。コア母材５２は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００４４】
続いて、図７（ｂ）に示すように、上記コア母材５２の直径よりも１辺の長さが小さい正方形の断面を有する四角柱形状のコア母材５４、及び、当該コア母材５４とほぼ同一形状のクラッド母材５６をそれぞれ８本づつ用意し、コア母材５４とクラッド母材５６とを、上記コア母材５２の周囲に交互に配置する。ここで、コア母材５４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、クラッド母材５６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００４５】
続いて、図７（ｃ）に示すように、筒状のクラッド母材５８を用意し、上記工程で製造された、コア母材５２の周囲にコア母材５４とクラッド母材５６とを交互に配置したものを、筒状のクラッド母材５８に挿入し、光ファイバ用母材６０が完成する。ここで、クラッド母材５８の内径は、コア母材５２の周囲にコア母材５４とクラッド母材５６とを交互に配置したものの外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材５８は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００４６】
その後、上記光ファイバ用母材６０を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ６２は、図７（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、８個の凸部を等間隔に配置し、波形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品５０の製造の際、隣接する光ファイバ６２との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００４７】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ６２それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図６に示すような断面を有する光学部品５０が製造される。
【００４８】
本実施形態にかかる光学部品５０も、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と同様に、コア１４内を進行する光を上記凹部と凸部によって様々な方向に反射させることができ、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品５０の出射面５０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。また、光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていことで、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。さらに、コア１４の断面として現れる凸部の向きがランダムとなっていることから、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００４９】
続いて、本発明の第４の実施形態にかかる光学部品について図面を用いて説明する。図８は、本実施形態にかかる光学部品の拡大断面図である。本実施形態にかかる光学部品７０が上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と構成上異なる点は、光学部品を構成する複数の光ファイバそれぞれのコアの断面形状である。すなわち、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０は、コア１４の断面形状が６個の凸部を等間隔に配置して波形の外周を有する形状であったのに対し、本実施形態にかかる光学部品７０は、コア１４の断面形状が、１２個の凸部を等間隔に配置して鋸歯形の外周を有する形状となっている。
【００５０】
尚、光学部品７０においても、複数の光ファイバそれぞれは規則的に配列されているが、コア１４の断面における凸部の向きは、図８に示すように、複数の光ファイバそれぞれについてランダムとなっている。
【００５１】
図９は、光学部品７０の製造工程図（詳細には光学部品７０の製造工程における母材等の断面図）である。光学部品７０を製造するには、まず、光学部品７０を構成する光ファイバを製造する。光学部品７０を構成する光ファイバを製造するには、まず、図９（ａ）に示すように、円柱形状を有するコア母材７２を用意する。コア母材７２は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、その側面はセリア研磨などの方法によって研磨されている。
【００５２】
続いて、図９（ｂ）に示すように、上記コア母材７２の直径よりも１辺の長さが小さい三角形の断面を有する三角柱形状のコア母材７４を１２本用意し、その１つの側面が上記コア母材７２の側面に沿うように、１２本のコア母材７４を上記コア母材７２の周囲に配置する。さらに、隣接する２つのコア母材７４の間隙を埋める三角柱形状のクラッド母材７６を１２本用意し、それぞれ隣接する２つのコア母材７４の間隙に配置する。ここで、コア母材７４は、例えば屈折率が１．８２のバリウム−ランタン系ガラスからなり、クラッド母材７６は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００５３】
続いて、図９（ｃ）に示すように、筒状のクラッド母材７８を用意し、上記工程で製造された、コア母材７２の周囲にコア母材７４とクラッド母材７６と配置したものを、筒状のクラッド母材７８に挿入し、光ファイバ用母材８０が完成する。ここで、クラッド母材７８の内径は、コア母材７２の周囲にコア母材７４とクラッド母材７６と配置したものの外径とほぼ等しくなっており、クラッド母材７８は、例えば屈折率が１．４９５のホウケイ酸ガラスからなる。
【００５４】
その後、上記光ファイバ用母材８０を線引きして光ファイバを製造する。この方法によって製造された光ファイバ８２は、図９（ｄ）に示すように、コア１４の断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている。より詳細には、コア１４の断面形状は、１２個の凸部を等間隔に配置し、鋸歯形の外周を有する形状となっている。また、クラッド１６は、光学部品７０の製造の際、隣接する光ファイバ８２との間隙を埋めることができる程度に十分な厚みを有している。
【００５５】
続いて、上記工程により製造された複数の光ファイバ８２それぞれを、棒状の光吸収体１７を適宜挿入しつつ、互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、図８に示すような断面形状を有する光学部品７０が製造される。
【００５６】
本実施形態にかかる光学部品７０も、上記第１の実施形態にかかる光学部品１０と同様に、コア１４内を進行する光を上記凹部と凸部によって様々な方向に反射させることができ、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが無くなる。その結果、パターンノイズの発生を防止することが可能となり、光学部品７０の出射面７０ｂからは、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。また、光ファイバのコア１４の断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていことで、明るさのムラが少ない良質の出力イメージを得ることが可能となる。さらに、コア１４の断面として現れる凸部の向きがランダムとなっていることから、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００５７】
上記実施形態にかかる光学部品１０，３０，５０，７０それぞれは、上記それぞれの工程で製造した複数の光ファイバ２６，４２，６２，８２を互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することによって形成されていたが、光学部品の解像度を向上させるために、上記一体成形された光学部品をさらに線引きしたもの（マルチファイバ）を複数互いに平行に配列して一体成形したり、上記線引き工程と配列して一体成形する工程とを複数回繰り返したもの（マルチマルチファイバ）を複数互いに平行に配列して一体成形することにより当該光学部品を製造してもよい。
【００５８】
また、コアの断面形状に現れる凸部の数は、上記６個、８個、１０個、１２個に限定されず、様々な数とすることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の光学部品は、光学部品を構成する光ファイバのコアの断面形状を、凹部と凸部との双方を有する形状とすることで、コア内を進行する光が当該凹部と凸部によって様々な方向に反射し、特定の出射角にのみ強度を有するパターンが形成されることが防止される。その結果、パターンノイズの発生が防止され、解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【００６０】
また、本発明の光学部品においては、コアの断面形状が、凸部を等間隔に配置した形状となっていることで、入射面への光の入射方向によらず伝送効率をほぼ均一にすることができる。その結果、極めて解像度の高い出力イメージを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学部品の斜視図及び断面図である。
【図２】光学部品の製造工程図である。
【図３】光学部品を構成する光ファイバのコア内の光の進行の様子を表す図である。
【図４】光学部品の断面図である。
【図５】光学部品の製造工程図である。
【図６】光学部品の断面図である。
【図７】光学部品の製造工程図である。
【図８】光学部品の断面図である。
【図９】光学部品の製造工程図である。
【図１０】従来技術にかかる光学部品の製造工程図である。
【図１１】従来技術にかかる光学部品の製造工程図である。
【図１２】従来技術にかかる光学部品の製造工程図である。
【図１３】従来技術にかかる光学部品を構成する光ファイバのコア内における光の進行の様子を表す図である。
【図１４】従来技術にかかる光学部品を構成する光ファイバのコア内における光の進行の様子を表す図である。
【符号の説明】
１０，３０，５０，７０…光学部品、１４…コア、１６…クラッド、２６，４２，６２，８２…光ファイバ
Claims (10)
- 複数の光ファイバを配列してなる光学部品の製造方法において、
円柱形状を有する第１コア母材と、前記第１コア母材が挿入される筒状の第１クラッド母材とを用意するとともに、前記第１コア母材と前記第１クラッド母材との間に、複数の第２コア母材、及び前記複数の第２コア母材の間に位置する複数の第２クラッド母材を配置して、光ファイバ用母材を形成する母材形成工程と、
前記光ファイバ用母材を線引きして、コアの断面形状が凹部と凸部との双方を有する形状となっている光ファイバを形成する線引き工程と、
前記光ファイバを複数、棒状の光吸収体を挿入しつつ互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで、複数の光ファイバを配列してなる光学部品を製造する一体成形工程と
を備えることを特徴とする光学部品の製造方法。 - 前記母材形成工程において、
前記複数の第２コア母材は、前記第１コア母材と同一形状を有し、
前記複数の第２クラッド母材は、前記第１コア母材よりも径が小さい円柱形状を有し、前記第１コア母材及び前記複数の第２コア母材の外周と前記第１クラッド母材の内周との間隙に挿入されることを特徴とする請求項１記載の光学部品の製造方法。 - 前記母材形成工程において、
前記複数の第２コア母材は、前記第１コア母材よりも断面が小さい形状を有し、
前記複数の第２クラッド母材は、前記複数の第２コア母材と同数用意されて、前記第２コア母材と前記第２クラッド母材とが前記第１コア母材の周囲に交互に配置されることを特徴とする請求項１記載の光学部品の製造方法。 - 前記母材形成工程において、
前記複数の第２コア母材は、前記第１コア母材よりも径が小さい円柱形状を有し、
前記複数の第２クラッド母材は、前記第２コア母材と同一形状を有することを特徴とする請求項３記載の光学部品の製造方法。 - 前記母材形成工程において、
前記複数の第２コア母材は、前記第１コア母材の直径よりも一辺の長さが小さい正方形の断面を有する四角柱形状を有し、
前記複数の第２クラッド母材は、前記第２コア母材と同一形状を有することを特徴とする請求項３記載の光学部品の製造方法。 - 前記母材形成工程において、
前記複数の第２コア母材は、前記第１コア母材の直径よりも一辺の長さが小さい三角形の断面を有する三角柱形状を有し、
前記複数の第２クラッド母材は、前記複数の第２コア母材に対して隣接する２つの第２コア母材の間隙を埋める三角柱形状を有することを特徴とする請求項３記載の光学部品の製造方法。 - 前記一体成形工程で製造された前記光学部品をさらに線引きする第２の線引き工程と、
線引きされた前記光学部品を複数互いに平行に配列し、加熱・加圧処理により一体成形することで光学部品を製造する第２の一体成形工程と
を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の光学部品の製造方法。 - 前記線引き工程において形成される前記光ファイバの前記コアの断面形状は、前記凸部を等間隔に配置した形状となっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の光学部品の製造方法。
- 前記線引き工程において形成される前記光ファイバの前記コアの断面形状は、波形の外周を有する形状となっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の光学部品の製造方法。
- 前記線引き工程において形成される前記光ファイバの前記コアの断面形状は、鋸歯形の外周を有する形状となっていることを特徴とする請求項１〜８のいず れか一項記載の光学部品の製造方法。
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