特許 6018437 光ファイバ型光電スイッチのヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6018437

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】光ファイバ型光電スイッチのヘッド

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/32 20060101AFI20161020BHJP

   G02B 6/26 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/32

   G02B6/26

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-146350(P2012-146350)

(22)【出願日】2012年6月29日

(65)【公開番号】特開2014-10262(P2014-10262A)

(43)【公開日】2014年1月20日

【審査請求日】2015年6月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000006035

【氏名又は名称】三菱レイヨン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】澤田 保嘉

(72)【発明者】

【氏名】寺村 篤

(72)【発明者】

【氏名】井尻 雅文

【審査官】 奥村 政人

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０３−０５４９０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６０−１５９７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 仏国特許出願公開第０２８２０７８９（ＦＲ，Ａ１）

【文献】 特表２００７−５２４８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０２１２０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０５３２５４５６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６５１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６０６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２５８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３１０２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／２４

Ｇ０２Ｂ ６／２５５−６／２７

Ｇ０２Ｂ ６／３０− ６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／３６− ６／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光が出射および／または入射する先端面を軸方向の先端部に有する光ファイバと、
軸方向に沿った前端および後端を有し、前記光ファイバの前記先端部を収容するとともに前記後端から前記光ファイバの前記先端部を除く部分が引き出されてなる略筒状のケース体と、
前記光ファイバの前記先端面にその後端面が対向するように配置された光学素子とを備え、
前記ケース体は、周方向において実質的に均等に縮径するように当該ケース体の軸方向に沿った一部が塑性変形されることでその内部に収容された前記光ファイバを保持するカシメ部を有し、
前記カシメ部によって保持された部分を含む前記光ファイバの前記先端部は、コアおよびクラッドを含む芯線と、当該芯線を被覆する被覆材とを有し、
前記光ファイバの前記先端面を規定する部分の前記芯線および前記被覆材は、前記光学素子の前記後端面に当接し、
前記カシメ部は、前記ケース体の軸方向に沿って前記光ファイバの前記先端面が位置する部分から距離をもって前記ケース体の前記後端側の位置に設けられ、
前記光ファイバの前記先端部の外周面が、そのすべての領域において前記ケース体の内周面に接触している、光ファイバヘッド。

【請求項2】

前記カシメ部が位置する部分の前記ケース体の内周面に、凹凸形状が付与されている、請求項１に記載の光ファイバヘッド。

【請求項3】

前記カシメ部の外形が、正多角柱状または円柱状である、請求項１または２に記載の光ファイバヘッド。

【請求項4】

前記光学素子が、前記ケース体の前記前端寄りの位置において前記ケース体に圧入されたレンズからなる、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバヘッド。

【請求項5】

前記レンズの外周面が、圧入の際の潰し代となる微小凹凸を有している、請求項４に記載の光ファイバヘッド。

【請求項6】

前記レンズが、前記ケース体の前記前端側に位置する円柱部と、前記円柱部よりも前記ケース体の前記後端側に位置する円錐台部とを有し、
前記円錐台部が、前記ケース体の前記後端側に向かうに連れて縮径した形状を有している、請求項４または５に記載の光ファイバヘッド。

【請求項7】

前記レンズが、射出成形品にて構成され、
前記レンズの前記後端面寄りの部分に、射出成形の際に生じるゲート跡が位置している、請求項４から６のいずれかに記載の光ファイバヘッド。

【請求項8】

前記光学素子が、前記ケース体の前記前端寄りの位置において前記ケース体に固定されたミラーまたは偏光フィルタからなる、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバヘッド。

【請求項9】

前記光学素子が、前記ケース体の前記前端に設けられた絞り部によって構成されたアパーチャからなる、請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバの先端部と光学素子とがケース体によって保持されてなる光ファイバヘッドに関し、特に、光ファイバ型光電スイッチのヘッドとして好適に利用が可能な光ファイバヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバヘッドは、光ファイバの先端面から出射される光や光ファイバの先端面に入射される光を光学素子によって適切に光線制御するものであり、光ファイバの先端部と光学素子とをケース体にて保持させることにより、光ファイバの先端面と光学素子の後端面とが対向配置されるように構成されたものである。ここで、光学素子としては、一般的にレンズ、ミラー、偏光フィルタ、アパーチャ等が利用される。

【0003】

光ファイバヘッドにおいては、光ファイバの光軸と光学素子の光学中心とが合致することとなるように、これら光ファイバと光学素子とが高精度に位置決めされてケース体に固定されていることが必要である。当該位置決めが不十分な場合には、所望の光学特性を得ることができなくなってしまい、結果として歩留まりが低下してしまうことになる。

【0004】

そのため、従来においては、光ファイバが高精度にケース体に固定されることとなるように、光ファイバのケース体への固定に接着剤やカシメリングが利用されることが一般的であった。たとえば、特許文献１（特開平６−１６０６６８号公報）には、光ファイバのケース体への固定に接着剤が利用された光ファイバヘッドが開示されており、特許文献２（実開昭６２−１０３４３号公報）には、光ファイバのケース体への固定にカシメリングが利用された光ファイバヘッドが開示されている。

【0005】

ここで、接着剤を用いて光ファイバをケース体に固定する場合には、上記特許文献１に開示されるように、光ファイバの先端部においてコアおよびクラッドからなる芯線が露出された状態とされ、当該芯線が接着剤を用いてケース体に固定されることが一般的である。

【0006】

一方、カシメリングを用いて光ファイバをケース体に固定する場合には、上記特許文献２に開示されるように、光ファイバの先端部において芯線が被覆材によって覆われた状態のままとされ、カシメリングを用いて当該被覆材ごと光ファイバがケース体に固定されることが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平６−１６０６６８号公報

【特許文献2】実開昭６２−１０３４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、光ファイバのケース体への固定に接着剤を利用した場合には、芯線を露出させる作業や接着剤を塗布してこれを硬化させる作業が必要になるため、組立作業が煩雑となって製造コストが増大してしまう問題があった。また、光ファイバに対するケース体の十分な保持力を確保するためには、接着剤の塗布量や硬化条件等を厳密に管理する必要が生じ、この点も製造コストが増大してしまう原因となっていた。

【0009】

一方、光ファイバのケース体への固定にカシメリングを利用した場合には、芯線を露出させる作業が不要となるため組立作業が比較的容易化するものの、部品点数が増加してしまうことになり、やはり製造コストが増大してしまう問題があった。また、光ファイバに対するケース体の十分な保持力を確保するためには、カシメリングを含む各種部品の寸法精度を厳密に管理することが必要になり、この点も製造コストが増大してしまう原因となっていた。

【0010】

したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、簡便な構成にて、高精度に光ファイバをケース体に対して位置決めして固定できるとともに、光ファイバに対するケース体の十分な保持力が確保でき、さらには安価にかつ容易に製造できる光ファイバヘッド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】

【0011】

本発明に基づく光ファイバヘッドは、光が出射および／または入射する先端面を軸方向の先端部に有する光ファイバと、軸方向に沿った前端および後端を有し、上記光ファイバの上記先端部を収容するとともに上記後端から上記光ファイバの上記先端部を除く部分が引き出されてなる略筒状のケース体と、上記光ファイバの上記先端面にその後端面が対向するように配置された光学素子とを備えている。上記ケース体は、周方向において実質的に均等に縮径するように当該ケース体の軸方向に沿った一部が塑性変形されることでその内部に収容された上記光ファイバを保持するカシメ部を有している。上記カシメ部によって保持された部分を含む上記光ファイバの上記先端部は、コアおよびクラッドを含む芯線と、当該芯線を被覆する被覆材とを有しており、上記光ファイバの上記先端面を規定する部分の上記芯線および上記被覆材は、上記光学素子の上記後端面に当接している。上記カシメ部は、上記ケース体の軸方向に沿って上記光ファイバの上記先端面が位置する部分から距離をもって上記ケース体の上記後端側の位置に設けられており、上記光ファイバの上記先端部の外周面は、そのすべての領域において上記ケース体の内周面に接触している。

【0013】

上記本発明に基づく光ファイバヘッドにあっては、上記カシメ部が位置する部分の上記ケース体の内周面に、凹凸形状が付与されていることが好ましい。

【0014】

上記本発明に基づく光ファイバヘッドにあっては、上記カシメ部の外形が、正多角柱状または円柱状であることが好ましい。

【0015】

上記本発明に基づく光ファイバヘッドにあっては、上記光学素子が、上記ケース体の上記前端寄りの位置において上記ケース体に圧入されたレンズにて構成されていてもよい。

【0016】

上記本発明に基づく光ファイバヘッドにあっては、上記レンズの外周面が、圧入の際の潰し代となる微小凹凸を有していることが好ましい。

【0017】

上記本発明に基づく光ファイバヘッドにあっては、上記レンズが、上記ケース体の上記前端側に位置する円柱部と、上記円柱部よりも上記ケース体の上記後端側に位置する円錐台部とを有していることが好ましく、その場合に、上記円錐台部が、上記ケース体の上記後端側に向かうに連れて縮径した形状を有していることが好ましい。

【0018】

上記本発明に基づく光ファイバヘッドにあっては、上記レンズが、射出成形品にて構成されていてもよく、その場合には、上記レンズの上記後端面寄りの部分に、射出成形の際に生じるゲート跡が位置していることが好ましい。

【0019】

上記本発明に基づく光ファイバヘッドにあっては、上記光学素子が、上記ケース体の上記前端寄りの位置において上記ケース体に固定されたミラーまたは偏光フィルタにて構成されていてもよい。

【0020】

上記本発明に基づく光ファイバヘッドにあっては、上記光学素子が、上記ケース体の上記前端に設けられた絞り部によって構成されたアパーチャであってもよい。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、簡便な構成にて、高精度に光ファイバをケース体に対して位置決めして固定できるとともに、光ファイバに対するケース体の十分な保持力が確保でき、さらには安価にかつ容易に製造できる光ファイバヘッドとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施の形態１における光ファイバヘッドの斜視図である。

【図2】図１に示す光ファイバヘッドの断面図である。

【図3】図１に示す光ファイバヘッドの図２中に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図4】図１に示す光ファイバヘッドにおける光路の一例を示す概略図および細部の構造を示す要部拡大断面図である。

【図5】本発明の実施の形態１における光ファイバヘッドの組立手順を示す概略図である。

【図6】本発明の実施の形態１における光ファイバヘッドの組立手順を示す概略図である。

【図7】本発明の実施の形態１における光ファイバヘッドの組立手順を示す概略図である。

【図8】第１変形例に係る光ファイバヘッドの断面図である。

【図9】第２変形例に係る光ファイバヘッドの断面図である。

【図10】第３変形例に係る光ファイバヘッドの断面図である。

【図11】本発明の実施の形態２における光ファイバヘッドの断面図である。

【図12】本発明の実施の形態３における光ファイバヘッドの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

【0024】

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光ファイバヘッドの斜視図であり、図２は、１に示す光ファイバヘッドの断面図である。また、図３は、図１に示す光ファイバヘッドの図２中に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。まず、これら図１ないし図３を参照して、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａの構成について説明する。なお、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａは、光ファイバ型光電スイッチのヘッドとして構成されたものである。

【0025】

図１ないし図３に示すように、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａは、光ファイバ１０と、ケース体２０と、光学素子としてのレンズ３０とを備えている。

【0026】

光ファイバ１０は、コア１１およびクラッド１２を含む芯線と、芯線を被覆する被覆材１３とを有する長尺状の部材からなる。コア１１およびクラッド１２は、いずれも光透過性の部材にて構成されており、被覆材１３は、遮光性の部材にて構成されている。

【0027】

光ファイバ１０としては、ＰＯＦ（Plastic Optical Fiber）またはＧＯＦ（Glass Optical Fiber）のいずれかが利用でき、より好適には、ＰＯＦが利用できる。コア１１およびクラッド１２を構成する具体的な材質としては、ＰＯＦの場合には、アクリル系樹脂またはフッ素系樹脂等に代表される樹脂材料が利用でき、ＧＯＦの場合には、ガラス材料全般が利用できる。なお、被覆材１３としては、たとえばポリ塩化ビニル等に代表される樹脂材料が利用できる。

【0028】

光ファイバ１０は、光が出射および／または入射する先端面１０ａをその軸方向の先端部に有している。光ファイバ１０の先端部においては、コア１１およびクラッド１２を含む芯線が、被覆材１３によって覆われた状態とされている。

【0029】

ケース体２０は、中空略筒状の形状を有しており、たとえばステンレス鋼や鉄鋼等の金属製の部材にて構成されている。本実施の形態においては、ケース体２０が比較的簡素な構成とされているため、切削加工等に代表される付加的な加工を必要としない鋳造品にてケース体２０が構成可能となっている。

【0030】

ケース体２０は、その前端（図２中に示す左側の端部）からその後端（図２中に示す右側の端部）にまで達するように軸方向に沿って延びる貫通孔を有している。当該貫通孔には、上述した光ファイバ１０の先端部およびレンズ３０が配置されており、これによりケース体２０の内部にこれら光ファイバ１０の先端部およびレンズ３０が収容されている。

【0031】

ケース体２０は、前端側に位置する本体部２１と、後端側に位置するカシメ部２２とを有している。本体部２１は、カシメ部２２に比較して肉厚に形成されており、その外形が概ね円柱状に形成されている。カシメ部２２は、本体部２１に比較して肉薄に形成されており、その外形が正六角柱状に形成されている。なお、本体部２１の外周面には、雄ネジ部２１ａが設けられている。当該雄ネジ部２１ａは、光ファイバヘッド１Ａを設置する際に使用されるものである。

【0032】

レンズ３０は、光透過性の部材にて構成されており、たとえばアクリル樹脂等に代表される樹脂材料を用いた射出成形品にて構成されている。レンズ３０は、略円柱状の形状を有しており、その前端面３０ａ（図２中に示す左側の端面）が凸状のレンズ面にて構成されており、その後端面３０ｂ（図２中に示す右側の端面）が平面にて構成されている。

【0033】

レンズ３０は、ケース体２０の前端側に位置する円柱部３１と、当該円柱部３１よりもケース体２０の後端側に位置する円錐台部３２とを有しており、当該円錐台部３２は、ケース体２０の後端側に向かうに連れて縮径した形状を有している。また、レンズ３０の後端面３０ｂ寄りに位置する円錐台部３２の外周面３０ｃ上には、射出成形の際に生じるゲート跡３０ｄが位置している。

【0034】

なお、レンズ３０としては、上述した射出成形品からなる樹脂レンズ以外にも、ガラスレンズ等の利用が可能である。

【0035】

上述したように、光ファイバ１０の先端部およびレンズ３０は、いずれもケース体２０に設けられた貫通孔に収容されている。より具体的には、光ファイバ１０の先端部は、ケース体２０の貫通孔の後端側に位置するように配置されており、ケース体２０の後端からは、光ファイバ１０の先端部を除く部分が外部に向けて引き出されている。一方、レンズ３０は、ケース体２０の貫通孔の前端側に位置するように配置されている。

【0036】

これにより、光ファイバ１０の先端面１０ａとレンズ３０の後端面３０ｂとは、ケース体２０の内部において対向して配置されることになり、特に本実施の形態においては、これら光ファイバ１０の先端面１０ａとレンズ３０の後端面３０ｂとが当接した状態とされている。

【0037】

光ファイバ１０の先端部は、ケース体２０に設けられたカシメ部２２によってカシメ固定されることで保持されている。カシメ部２２は、ケース体２０が周方向において実質的に均等に縮径するようにケース体２０の軸方向に沿った一部を塑性変形させたものであり、当該縮径されたカシメ部２２により、ケース体２０の内部に配置された光ファイバ１０が挟み込まれることで保持されている。

【0038】

より詳細には、上述したように、当該カシメ部２２によって保持される光ファイバ１０の先端部は、コア１１およびクラッド１２を含む芯線が被覆材１３によって覆われた状態にあるため、当該縮径したカシメ部２２によって適度な弾性を有する被覆材１３が押圧されて変形することになり、当該カシメ部２２が被覆材１３の外周面１０ｂに喰い込むことで強固にその固定が行なわれる。また、弾性を有する被覆材１３がカシメ部２２と芯線との間に位置することにより、芯線の変形が抑制され、光ファイバ１０の光学特性がカシメ固定によって劣化することが防止可能となる。

【0039】

ここで、カシメ部２２としては、周方向において実質的に均等に縮径させることが必要であり、このようにケース体２０の一部を周方向において実質的に均等に縮径させることにより、光ファイバ１０のケース体２０に対する高精度の位置決めが可能となって光ファイバ１０の光軸にずれが生じることが防止できる。そのため、カシメ部２２としては、カシメ後においてその外形が正多角柱状または円柱状とされることが好ましく、本実施の形態においては、上述したように正六角柱状とされている。

【0040】

一方、レンズ３０は、ケース体２０に圧入固定されることでケース体２０によって保持されている。当該圧入固定は、主としてレンズ３０の円柱部３１をケース体２０の貫通孔に強い圧力をもって押し込むことで行なわれ、これによりレンズ３０の外周面３０ｃがケース体２０の内周面２０ａに圧接することでレンズ３０がケース体２０によって保持されることになる。当該圧入固定を利用することにより、レンズ３０のケース体２０に対する高精度の位置決めが可能となり、レンズ３０の光学中心にずれが生じることが防止可能となる。

【0041】

ここで、レンズ３０の外周面３０ｃには、微小凹凸が設けられている（図４（Ｂ）および図４（Ｃ）参照）。このようにレンズ３０の外周面３０ｃに微小凹凸を設けることとすれば、当該微小凹凸のうちの凸部が、圧入の際の潰し代として機能することになり、よりスムーズにかつ強固にレンズ３０をケース体２０に対して圧入固定することが可能となる。

【0042】

したがって、上記構成を採用することにより、光ファイバ１０およびレンズ３０がいずれもケース体２０に対して位置決めされた状態で固定できることになるため、これら光ファイバ１０の光軸とレンズ３０の光学中心とを容易に合致させることが可能となり、所望の光学特性が得られる光ファイバヘッドとすることができる。

【0043】

ここで、図２に示すように、カシメ部２２は、ケース体２０の軸方向に沿って光ファイバ１０の先端面１０ａが位置する部分から距離をもってケース体２０の後端側の位置に設けられている。このように構成することにより、カシメ部２２を用いて光ファイバ１０をカシメ固定することで生じる光ファイバ１０のケース体２０の軸方向に沿った伸長の影響が、光ファイバ１０の先端面１０ａにまで達することが緩和できることになり、光ファイバ１０の先端面１０ａの位置決めがより高精度に行なえることになる。

【0044】

また、当該構成を採用しつつ上述したように光ファイバ１０の先端面１０ａとレンズ３０の後端面３０ｂとが当接するように構成すれば、光ファイバ１０のケース体２０の軸方向に沿った伸長によって光ファイバ１０の先端面１０ａがレンズ３０の後端面３０ｂに押し付けられることにもなるため、その光軸のずれがより確実に防止できることになる。

【0045】

図４（Ａ）は、図１に示す光ファイバヘッドにおける光路の一例を示す概略図であり、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、当該光ファイバヘッドの細部の構造を示す要部拡大断面図である。次に、この図４を参照して、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａにおける光路および細部の構造について説明する。なお、図４（Ａ）に示す光路は、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａを用いて光を投光した場合の光路を模式的に示したものである。

【0046】

図４（Ａ）に示すように、光ファイバ１０の芯線の内部を伝播してきた光は、光ファイバ１０の先端面１０ａから光ファイバ１０の外部に向けて出射される。光ファイバ１０の先端面１０ａから出射された光は、レンズ３０の後端面３０ｂからレンズ３０の内部に向けて入射し、当該レンズ３０の内部において前端面３０ａ側に向けて伝播され、前端面３０ａに到達することになる。なお、その際、光ファイバ１０の先端面１０ａから光軸に対して比較的大きい角度をもって出射された光は、主としてレンズ３０の円柱部３１の外周面３０ｃにおいて反射され、角度を変えてレンズ３０の前端面３０ａに到達することになる。

【0047】

レンズ３０の前端面３０ａに到達した光のうち、レンズ３０の光学中心と合致するように伝播された光以外の光は、凸状のレンズ面からなる前端面３０ａにおいて屈折されて当該前端面３０ａからレンズ３０の外部に向けて出射される。また、レンズ３０の前端面３０ａに到達した光のうち、レンズ３０の光学中心と合致するように伝播された光は、前端面３０ａにおいて屈折されることなくそのまま透過し、当該前端面３０ａからレンズ３０の外部に向けて出射される。

【0048】

これにより、光ファイバヘッド１Ａから照射される照射光１００は、適度に集光された状態の光となる。したがって、当該レンズ３０を設けることにより、これを設けなかった場合に比べ、光ファイバヘッド１Ａから照射される照射光１００の拡がりを抑制することが可能となり、照射範囲内における光量の増大を図ることができる。

【0049】

ここで、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａにあっては、上述したように、レンズ３０の外周面３０ｃに微小凹凸が設けられている。当該微小凹凸は、前述のとおりケース体２０に対するレンズ３０の圧入の際の潰し代として機能するものであるが、光ファイバヘッド１Ａの光学特性に改善をもたらすものでもある。

【0050】

すなわち、レンズ３０の外周面３０ｃに微小凹凸を設けることとすれば、光ファイバ１０の先端面１０ａから光軸に対して大きい角度をもって出射された光は、当該微小凹凸に対して照射されることになるため、当該部分において乱反射することになる。そのため、特に光軸に対して顕著に大きい角度をもって出射された光は、レンズ３０の内部において向きを大きく変えることで繰り返し反射されることになり、その結果これが減衰してレンズ３０の前端面３０ａに到達し難くなる。したがって、光ファイバヘッド１Ａから照射される照射光１００に迷光が含まれることが抑制可能となり、光ファイバヘッド１Ａの光学特性が改善できることになる。

【0051】

また、図４（Ａ）に示すように、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａにあっては、上述したように、射出成形の際に生じるゲート跡３０ｄが、レンズ３０の後端面３０ｂ寄りに位置する円錐台部３２の外周面３０ｃ上に位置している。このように構成することにより、レンズ３０の内部において光が主として反射することとなる、レンズ３０の前端面３０ａ寄りに位置する円柱部３１の外周面３０ｃを滑らかな形状とすることが可能になるため、当該ゲート跡３０ｄを当該部分の外周面３０ｃ上に設けた場合に比べ、光量の減少や迷光の発生を抑制でき、光ファイバヘッド１Ａの光学特性の劣化が防止できることになる。

【0052】

なお、上記においては、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａを用いて光を投光した場合の効果について説明を行なったが、当該光ファイバヘッド１Ａを用いて光を受光することとした場合にも、同様の効果が得られることになる。なお、その場合、光ファイバヘッド１Ａから照射される光に迷光が含まれることが抑制可能となる効果に代えて、外乱光が光ファイバ１０に入射されることが抑制できるという効果が得られることになる。

【0053】

図５ないし図７は、本実施の形態における光ファイバヘッドの組立手順を示す概略図である。次に、これら図５ないし図７を参照して、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａの組立手順について説明する。

【0054】

上述した本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａを組立てるに際しては、まず、図５に示すように、ケース体２０に対してレンズ３０が圧入される。その際、レンズ３０は、ケース体２０の前端側からケース体２０に設けられた貫通孔に対して圧入される。これにより、レンズ３０がケース体２０に対して位置決めされて固定されることになる。

【0055】

ここで、本実施の形態においては、上述したように、後端面３０ｂ側に向かうに連れて縮径した形状を有する円錐台部３２がレンズ３０の後端寄りの位置に設けられているため、圧入の際にスムーズにレンズ３０をケース体２０に対して挿入することができる。

【0056】

次に、図６に示すように、レンズ３０が組付けられてなるケース体２０に対して光ファイバ１０の先端部が挿入される。その際、光ファイバ１０の先端部は、ケース体２０の後端側からケース体２０に設けられた貫通孔に対して挿入される。

【0057】

ここで、光ファイバ１０の先端部は、芯線が被覆材１３によって覆われた状態のままでよいため、当該被覆材１３を取り除いて芯線を露出させる必要はない。また、光ファイバ１０のケース体２０への挿入後の状態においては、光ファイバ１０の先端面１０ａが、先にケース体２０に組付けられたレンズ３０の後端面３０ｂに当接した状態とされることが好ましい。

【0058】

次に、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、カシメ固定後においてカシメ部２２となるケース体２０のカシメ部形成予定領域２２’に、カシメ具５０Ａ，５０Ｂを用いてカシメ加工が施される。

【0059】

ここで、カシメ具５０Ａ，５０Ｂとしては、たとえば組み合わせることで正六角柱状の空間が内部に形成されることとなる半割状のものが用いられる。そして、上記カシメ加工に際しては、これらカシメ具５０Ａ，５０Ｂがケース体２０のカシメ部形成予定領域２２’を挟み込むよう配置され、その後、これらカシメ具５０Ａ，５０Ｂが互いに接近するように移動されることで上記カシメ加工が実施される。

【0060】

これにより、カシメ部形成予定領域２２’が周方向において実質的に均等に縮径するように塑性変形することになり、その外形が六角柱状に変化し、これによってカシメ部２２がケース体２０の後端側の位置に形成されることになる。これに伴い、光ファイバ１０の先端部がケース体２０に対して位置決めされて固定されることになる。

【0061】

以上により、上述した本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａの組立てが完了する。なお、上記においては、光ファイバ１０の先端部のケース体２０に対するカシメ固定に先立って、レンズ３０のケース体２０に対する圧入固定が行なわれるようにした場合の組立手順を例示したが、先に光ファイバ１０の先端部のケース体２０に対するカシメ固定が行なわれた後に、レンズ３０のケース体２０に対する圧入固定が行なわれるようにしてもよい。

【0062】

以上において説明したように、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａとすることにより、簡便な構成にて、高精度に光ファイバ１０をケース体２０に対して位置決めして固定できるとともに、光ファイバ１０に対するケース体２０の十分な保持力が確保でき、さらには安価にかつ容易に製造できる光ファイバヘッドとすることができる。

【0063】

なお、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａとした場合には、カシメリングを用いて光ファイバをケース体に固定する場合に比べ、光ファイバの固定のために光ファイバに加えられることとなる締め付け力が作用する光ファイバの軸方向長さを長くすることもできる。このようにすれば、光ファイバに対するケース体の十分な保持力を確保しつつ、光ファイバに対して作用する締め付け力を光ファイバの軸方向に沿って分散させることが可能になるため、光ファイバの所定部位に局所的に上記締め付け力が集中してしまうことが回避でき、光ファイバの破損を未然に防止できる効果も得られる。

【0064】

また、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａとした場合には、接着剤を用いて光ファイバをケース体に固定する場合に比べて接着剤が不要になるため、接着剤を使用した場合にその耐熱性の低さから設置が困難となる高温環境下への設置や、接着剤を使用した場合に当該接着剤からアウトガスが発生するためにその設置が困難となる半導体製造現場等のクリーン環境下への設置も可能になり、その適用範囲を大幅に拡大できる効果も得られる。

【0065】

図８ないし図１０は、上述した本実施の形態に基づいた第１ないし第３変形例に係る光ファイバヘッドの断面図である。以下、これら図８ないし図１０を参照して、本実施の形態に基づいた第１ないし第３変形例に係る光ファイバヘッド１Ｂ〜１Ｄについて説明する。

【0066】

図８に示すように、第１変形例に係る光ファイバヘッド１Ｂは、上述した本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａと比較した場合に、カシメ部２２が位置する部分のケース体２０の内周面２０ａに雌ネジ部２３が設けられることによって当該内周面２０ａに凹凸形状が付与されている点においてのみ相違している。当該雌ネジ部２３は、たとえば鋳造品からなるケース体２０に切削加工等の付加的な加工を施すことで形成できる。

【0067】

このように構成した場合には、上述した本実施の形態において説明した効果に加え、当該雌ネジ部２３が形成されたカシメ部２２の内周面２０ａが被覆材１３の外周面１０ｂにより強固に喰い込むことによって光ファイバ１０に対するケース体２０の保持力がさらに向上する効果を得ることができる。

【0068】

なお、カシメ部２２の内周面２０ａに形成される凹凸形状としては、上述した如くの雌ネジ形状である必要はなく、環状溝あるいは環状突起がカシメ部２２の内周面２０ａに単数設けられていてもよいし、環状溝または環状突起がカシメ部２２の内周面２０ａに複数軸方向に沿って設けられていてもよい。また、カシメ部２２の内周面２０ａに複数の突起が点列状に設けられていてもよい。

【0069】

図９に示すように、第２変形例に係る光ファイバヘッド１Ｃは、上述した本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａと比較した場合に、光ファイバ１０の先端面１０ａがレンズ３０の後端面３０ｂに当接していない点においてのみ相違している。このように構成した場合にも、上述した本実施の形態において説明した効果とほぼ同様の効果を得ることができる。

【0070】

図１０に示すように、第３変形例に係る光ファイバヘッド１Ｄは、上述した本実施の形態における光ファイバヘッド１Ａと比較した場合に、ケース体２０の本体部２１の後端寄りの部分にコーナ部が設けられ、さらにその後端側の部分にカシメ部２２が設けられている点においてのみ相違している。このように構成した場合にも、上述した本実施の形態において説明した効果とほぼ同様の効果を得ることができる。

【0071】

なお、以上においては、レンズ３０として、集光レンズを用いた場合を例示したが、光ファイバヘッドから出射される光を平行光化するコリメートレンズ等、集光レンズ以外の各種のレンズにこれを置換することも当然に可能である。

【0072】

（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２における光ファイバヘッドの断面図である。以下、この図１１を参照して、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ｅについて説明する。

【0073】

図１１に示すように、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ｅは、上述した実施の形態１における光ファイバヘッド１Ａと比較した場合に、光ファイバ１０の先端面１０ａに対向配置された光学素子がミラー４０である点において相違している。

【0074】

具体的には、光ファイバヘッド１Ｅは、前端が閉塞部２４によって閉塞された中空略筒状のケース体２０を備えており、当該ケース体２０の前端寄りの位置に、光ファイバ１０の先端面１０ａにその後端面４０ｃが対向することとなるように、ミラー４０が組付けられてなるものである。当該ミラー４０は、入射した光の進行方向を変更するものであり、ケース体２０の前端寄りの本体部２１には、当該光が通過する開口窓２５が設けられている。

【0075】

このように構成された光ファイバヘッド１Ｅにおいても、上述した実施の形態１において説明した効果と同様の効果を得ることができる。すなわち、上記構成を採用することにより、簡便な構成にて、高精度に光ファイバ１０をケース体２０に対して位置決めして固定できるとともに、光ファイバ１０に対するケース体２０の十分な保持力が確保でき、さらには安価にかつ容易に製造できる光ファイバヘッドとすることができる。

【0076】

（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３における光ファイバヘッドの断面図である。以下、この図１２を参照して、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ｆについて説明する。

【0077】

図１２に示すように、本実施の形態における光ファイバヘッド１Ｆは、上述した実施の形態１における光ファイバヘッド１Ａと比較した場合に、光ファイバ１０の先端面１０ａに対向配置された光学素子がアパーチャ２６ａである点において相違している。

【0078】

具体的には、光ファイバヘッド１Ｆは、前端が絞り部２６によって概ね閉塞された中空略筒状のケース体２０を備えており、光ファイバ１０の先端面１０ａが当該絞り部２６の後端面２６ｃに対向することとなるように、光ファイバ１０の先端部がケース体２０の前端にまで挿入されてなるものである。ここで、アパーチャ２６ａは、ケース体２０の絞り部２６に設けられた開口部にて構成されており、余分な光を遮ることでビームスポットの形状を整えて照射範囲を適正化するものである。

【0079】

このように構成された光ファイバヘッド１Ｆにおいても、上述した実施の形態１において説明した効果と同様の効果を得ることができる。すなわち、上記構成を採用することにより、簡便な構成にて、高精度に光ファイバ１０をケース体２０に対して位置決めして固定できるとともに、光ファイバ１０に対するケース体２０の十分な保持力が確保でき、さらには安価にかつ容易に製造できる光ファイバヘッドとすることができる。

【0080】

上述した本発明の実施の形態１ないし３およびその変形例においては、光学素子として、レンズ、ミラー、アパーチャを具備した光ファイバヘッドに本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、本発明はこの他にも、光学素子として偏光フィルタを具備した光ファイバヘッドにも当然にその適用が可能である。

【0081】

また、上述した本発明の実施の形態１ないし３およびその変形例においては、ケース体の外周面に雄ネジ部が形成された構成の光ファイバヘッドに本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、当該雄ネジ部は必須のものではなく、雄ネジ部が設けられていない光ファイバヘッドに本発明を適用すること当然に可能である。

【0082】

また、上述した本発明の実施の形態１ないし３およびその変形例においては、ケース体として、その内部に形成された貫通孔が円柱状の空間となるように構成されたものを例示したが、当該貫通孔の形状はこれに限られるものではなく、内部に収容される光ファイバの先端部および光学素子の形状に合わせて局所的に貫通孔が縮径したり拡径したりした形状とされていてもよい。

【0083】

さらには、上述した本発明の実施の形態１ないし３およびその変形例において示した特徴的な構成は、本発明の趣旨に照らして許容される範囲で当然にその組み合わせが可能である。

【0084】

このように、今回開示した上記実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

【符号の説明】

【0085】

１Ａ〜１Ｆ 光ファイバヘッド、１０ 光ファイバ、１０ａ 先端面、１０ｂ 外周面、１１ コア、１２ クラッド、１３ 被覆材、２０ ケース体、２０ａ 内周面、２１ 本体部、２１ａ 雄ネジ部、２２ カシメ部、２２’ カシメ部形成予定領域、２３ 雌ネジ部、２４ 閉塞部、２５ 開口窓、２６ 絞り部、２６ａ アパーチャ、２６ｃ 後端面、３０ レンズ、３０ａ 前端面、３０ｂ 後端面、３０ｃ 外周面、３０ｄ ゲート跡、３１ 円柱部、３２ 円錐台部、４０ ミラー、４０ｃ 後端面、５０Ａ，５０Ｂ カシメ具、１００ 照射光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】