光信号发送组件的制作方法

本发明涉及一种将电信号转换为光信号而传送的光信号发送组件。

背景技术：

以往，在内窥镜中广泛地普及了在细长的具有挠性的插入部的顶端部具备ccd等摄像元件的电子内窥镜。近年来，在这种内窥镜中进行了摄像元件的高像素化。

另一方面，在使摄像元件高像素化的情况下，从摄像元件向信号处理装置(处理器)传送的信号量增加。在该情况下，优选的是，替代借助金属布线进行的电信号传送而利用借助较细的光纤进行的光信号传送来进行由摄像元件获取的摄像信号的传送(发送)。

为了进行这样的光信号传送，一般来讲，光信号发送组件作为用于将电信号转换为光信号的光源而具有激光二极管(ld)等发光元件，通过由管嘴等保持的光纤的端部光学地连接于该发光元件而构成该光信号发送组件的主要部分。

此外，作为用于将发光元件和光纤光学地连接的结构，例如在日本特开2010－194037号公报中公开了一种连接部，该连接部包括用于传送来自ld的光信号的板状的光波导路和用于固定与光波导路连接的光纤的端部的导块。

但是，如上所述使用管嘴、专用的连接部等连接发光元件(ld)和光纤的方式有可能增加部件件数，使内窥镜的顶端部的硬质长度长大化。

本发明即是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够利用简单的结构使从发光元件射出的光信号准确地入射到光纤的光信号发送组件。

技术实现要素：

用于解决问题的方案

本发明的一个技术方案的光信号发送组件包括：发光元件，其用于将电信号转换为光信号并使该光信号的光射出；光纤，其在端部一体形成有用于使来自所述发光元件的射出光会聚的聚光部，该光纤用于传送经由所述聚光部入射的所述光信号；以及安装基板，其一体形成有安装部和固定部，所述安装部用于安装所述发光元件，所述固定部用于将所述光纤固定在如下这样的位置：使来自安装于该安装部的所述发光元件的所述射出光入射到所述聚光部。

附图说明

图1涉及本发明的第1实施方式，是内窥镜的立体图。

图2是第1实施方式的表示内窥镜系统的视频信号的传送系统的功能框图。

图3是第1实施方式的光信号发送组件的主要部分剖视图。

图4是第1实施方式的表示光信号发送组件的主要部分的分解立体图。

图5涉及第1实施方式的第1变形例，是光信号发送组件的主要部分剖视图。

图6涉及第1实施方式的第1变形例，是表示光信号发送组件的主要部分的分解立体图。

图7涉及第1实施方式的第2变形例，是从基端侧表示光信号发送组件的端面图。

图8涉及第1实施方式的第3变形例，是从基端侧表示光信号发送组件的端面图。

图9涉及第1实施方式的第4变形例，是光信号发送组件的主要部分剖视图。

图10涉及第1实施方式的第4变形例，是表示光信号发送组件的主要部分的分解立体图。

图11涉及本发明的第2实施方式，是光信号发送组件的主要部分剖视图。

图12是表示第2实施方式的光信号发送组件的主要部分的分解立体图。

图13是表示第2实施方式的光信号发送组件的主要部分的立体图。

图14是表示第2实施方式的处理器的主要部分的功能框图。

图15涉及第2实施方式的第1变形例，是光信号发送组件的主要部分剖视图。

图16涉及第2实施方式的第1变形例，是表示光信号发送组件的主要部分的分解立体图。

图17涉及第2实施方式的第1变形例，是表示光信号发送组件的主要部分的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的方式。附图涉及本发明的第1实施方式，图1是内窥镜的立体图，图2是表示内窥镜系统的视频信号的传送系统的功能框图，图3是光信号发送组件的主要部分剖视图，图4是表示光信号发送组件的主要部分的分解立体图。

图1所示的内窥镜2具有插入部5、配设在插入部5的基端侧的操作部6、从操作部6伸出的通用线缆7、以及配设在通用线缆7的基端侧的连接器8而构成。

对于插入部5，从顶端侧按顺序连接设置有硬性的顶端部11、用于改变顶端部11的方向的弯曲部12、细长的软性的挠性管部13。

如图2所示，在顶端部11内配设有摄像光学单元21、用于拍摄利用摄像光学单元21成像的光学图像的图像传感器22、以及用于将来自图像传感器22的摄像信号(电信号)转换为光信号的作为e/o组件的光信号发送组件23。

图像传感器22由cmos(complementarymetaloxidesemiconductor互补金属氧化物半导体)、或者ccd(chargecoupleddevice电荷耦合器件)等固体摄像元件构成。

光信号发送组件23具有作为发光元件的面发光型的激光二极管(ld)25、基于来自图像传感器22的摄像信号进行ld25的驱动控制并从该ld25射出光信号的ld驱动器26、用于传送从ld25射出来的光信号的光纤27、以及用于安装ld25并且保持光纤27的安装基板28而构成。

在此，光纤27例如由多模光纤(mmf)构成。该光纤27的另一端侧能够经过操作部6而贯穿于通用线缆7内，并借助设于连接器8的光连接器的插座8a连接于处理器3。

如图2所示，处理器3用于与内窥镜2一同构成内窥镜系统1，其具有供内窥镜2的连接器8装拆自如的连接器31和借助设于该连接器31的光连接器的插头31a与光纤27(插座8a)光学地连接的光纤32。

并且，处理器3具有：准直器33，其用于对从光纤27传送到光纤32的光信号进行会聚；光电二极管(pd)34，其用于对利用准直器33会聚的光信号进行光电转换；跨阻放大器(tia)35，其用于对利用pd34进行了光电转换的电流信号进行阻抗转换而将其放大，并作为电压信号输出；限幅放大器(la)36，其用于使由tia35放大了的电压信号的振幅恒定；以及作为摄像控制部的现场可编程门阵列(fpga)37，其借助信号线向图像传感器22等输出时钟信号、控制信号，并且处理来自la36的电压信号而将被摄体图像显示于监视器40。

另外，在处理器3内置有电源电路38，电源电路38能够通过电配线向内窥镜2和处理器3的各部分供给驱动电力等。

接着，参照图3、图4说明光信号发送组件23的光纤27的保持构造。

在本实施方式中，光纤27利用固定部进行保持，该固定部一体形成于用于安装ld25的安装基板28。

具体地进行说明，本实施方式的安装基板28由呈仿照顶端部11的内部空间的大致圆柱形状的异型基板(即不平坦的基板)构成。

在该安装基板28的顶端面(一端面)的中央部设定有用于安装ld25的安装部45。在该安装部45中的、自安装基板28的中央稍稍偏移的位置设有多个端子部46，ld25通过与各端子部46电连接而安装于安装基板28的安装部45。即，本实施方式的ld25由在与安装基板28抵接的背侧的面具有发光部25a的、所谓的倒装型的背面照射激光器(面发光激光器)构成。而且，通过设于该ld25的各凸块分别与各端子部46电连接，从而ld25安装于安装基板28。

另一方面，在安装基板28的基端侧的中央设有能够供光纤27的顶端插入的作为固定部的固定用孔部50。在此，本实施方式的光纤27例如芯27a的直径为50μm，包含设在芯27a的外周的包层27b在内的直径为80μm，与这样的尺寸相对应地在安装基板28形成有直径为约80μm的固定用孔部50。

此外，在固定用孔部50的底部设有贯通于安装基板28的顶端面侧的贯通孔51。而且，安装于安装基板28的ld25的发光部25a面向该贯通孔51。更具体地讲，本实施方式的贯通孔51与固定用孔部50设在同一个轴线上，ld25以发光部25a的光轴o与该贯通孔51和固定用孔部50位于同一个轴线上的方式安装于安装基板28。

光纤27通过其顶端插入到固定用孔部50内、且插入的部位借助粘接剂等粘接而该光纤27固定于该安装基板28。而且，通过这样地该光纤27固定于安装基板28，从而光纤27的顶端面精度良好地固定在与ld25的发光部25a正对的位置。

在此，对于本实施方式的光纤27，使用表示最大受光角的大小的数值孔径na(numericalaperture)在0.2～0.3的范围内的光纤。为了使从发光部25a放射的激光高效地会聚而入射到这样的数值孔径的光纤27，通过利用蚀刻等进行的加工在光纤27的顶端面作为聚光部而一体形成有由规定的曲面构成的透镜面27l。

在该情况下，透镜面27l可以采用例如r＝1600～r＝3的范围的部分球面，在本实施方式中，由r＝100μm的部分球面构成。还期望的是，对透镜面27l实施反射涂覆。

根据该实施方式，通过在光纤27的端部一体形成用于将来自后述的ld25的射出光会聚的透镜面27l，并且由异型基板构成用于安装ld25的安装基板28，在安装基板28一体形成后述的固定部(固定用孔部50)，从而能够利用简单的结构使从ld25射出的光信号准确地入射到光纤27，前述的ld25用于将电信号转换为光信号而射出该光信号的光，前述的固定部用于将光纤固定在能够使来自ld25的射出光(光信号的光)入射到透镜面27l的位置。

即，通过由异型基板构成安装基板28，在安装基板28一体形成用于固定光纤27的固定用孔部50，从而不另外使用管嘴等专用部件而能够利用简单的结构将ld25和光纤27光学地连接。此外，通过在光纤27的顶端一体形成透镜面27l，从而不会在ld25和光纤27之间夹设光学元件等，能够利用简单的结构使从ld25射出的光信号的大部分准确地入射到光纤27。因而，能够较佳地抑制内窥镜2的顶端部11的硬质长度的长大化。

而且，通过在安装基板28一体形成固定用孔部50，从而在组装时等情况下不必进行这些固定用孔部50和安装基板28的定位，仅通过将ld25高精度地定位于安装基板28，从而能够高精度且容易地实现ld25和光纤27的光学的连接。

在此，例如，如图5、图6所示，也可以在安装基板28设置两组安装部45、固定用孔部50以及贯通孔51，将各ld25分别与各个光纤27光学地连接。只要这样构成，就能够传送更多的摄像信号等。

并且，例如，如图7、图8所示，也可以利用与上述相同的结构将分别与ld25相对应的3根或者4根光纤27固定于安装基板28，虽未图示，但也可以固定5根以上光纤27。

此外，例如，如图9、图10所示，也可以废除贯通孔51，并且在固定用孔部50的端面设置安装部45和端子部46。另外，虽未图示，但在这样的结构中，也可以利用安装基板28将两个以上ld25和两根以上光纤27分别光学地连接。

接着，图11～图14涉及本发明的第2实施方式，图11是光信号发送组件的主要部分剖视图，图12是表示光信号发送组件的主要部分的分解立体图，图13是表示光信号发送组件的主要部分的立体图，图14是表示处理器的主要部分的功能框图。另外，本实施方式主要在使从多个ld25射出的光入射到1个光纤27这一点上与上述的第1实施方式有所不同。此外，对与上述的第1实施方式相同的结构标注相同的附图标记并适当地省略说明。

如图11～图13所示，本实施方式的安装基板60由平板状的基板主体61、从该基板主体61朝向顶端部11的基端侧延伸的突起部62一体形成的、侧视呈大致字母l形的异型基板构成。

在基板主体61中的、设有突起部62的面(基端面)并列地设定有用于分别安装两个ld25的安装部65。在这些安装部65分别设有多个端子部66，各ld25通过与各端子部66电连接而分别安装于基板主体61的安装部65。即，本实施方式的ld25由在不与基板主体61抵接的正侧的面具有发光部25a的、所谓的倒装型的表面照射激光器(面发光激光器)构成。而且，通过设于这些ld25的各凸块分别与各端子部66电连接，从而ld25安装于安装基板60。

另一方面，在突起部62中的、各ld25所面对的面设有能够供光纤27的顶端侧的侧面抵接的作为固定部的固定用槽部66。

本实施方式的固定用槽部66由呈与光纤27的包层27b的直径大致相同直径的局部圆弧状的槽部构成。该固定用槽部66通过粘接而固定光纤27的顶端侧的侧面，固定用槽部66设定为使固定的光纤27的中心轴线o位于两个ld25的中间。

另外，对于该光纤27的固定，能够适当地使用与该光纤27的折射率匹配的粘接剂(折射率匹配粘接剂)。并且，虽未图示，但也能够在光纤27和ld25之间填充折射率匹配粘接剂。

由此，从两个ld25射出的光信号分别经由透镜面27l入射到光纤27。

在此，为了使来自各ld25的光信号不产生光学干涉，从各ld25射出的光源(激光)的波长被设定为不同的波长。在该情况下，期望的是，从各ld25射出的激光的波长设置一定程度的波长间隔。因此，在本实施方式中，例如一个ld25采用波长为约1310nm的vcsel(垂直共振器面发光激光器)，另一个ld25采用波长为约1550nm的vcsel。

此外，为了准确地接收并处理来自两个ld25的光信号，例如，如图14所示，在处理器3设有两个系统的准直器33、pd34、tia35及la36，并且在光纤32和各准直器33之间安装有用于将波长不同的激光选择性地分离而入射到各准直器33的滤波器39。

根据该实施方式，除了与上述的实施方式相同的效果之外，能够利用单一的光纤27传送来自多个ld25的光信号。

在此，为了从各ld25向光纤27入射更多的光信号，例如也可以如图15～图17所示，在基板主体61形成相对于光纤27的中心轴线o呈对称的截面大致字母v形的倾斜面61a，在各倾斜面61a设定各ld25的安装部65。

在该情况下，例如，如图14所示，在使用具有作为规格而光线芯27a的直径为50μm、最大数值孔径na为0.27、θmin＝15.67deg这样的规格的光纤27，而且使用具有作为规格而发光部25a的开口为20μm这样的规格的ld25的情况下，可以将倾斜面61a相对于与光轴o垂直的面的角度θ设定为15.67deg，将发光部25a自光轴o的偏移量l0设定为106μm，将从发光部25a到光纤27的透镜面27l的距离l1设定为377.9μm。

另外，本发明并不限定于以上说明的各实施方式，能够进行各种变形、变更，这些方式也在本发明的保护范围内。

例如在上述的各实施方式中，对使用mmf作为光纤的一个例子进行了说明，但本发明不限定于此，例如也可以使用渐变折射率(gi)型mmf、阶梯折射率(si)型mmf、或者单模光纤(smf)。

此外，在上述的第2实施方式中，也可以替代具备将波长选择性地分离的滤波器的视频信号的传送系统而使用1×2等的分光光耦合器作为利用波长差的分波部件而构成视频信号的传送系统。

本申请将2016年5月23日在日本提出了申请的日本特愿2016－102404号作为优先权主张的基础进行申请，上述的公开内容被引用于本案说明书、权利要求的范围。