JP2003195012A

JP2003195012A - 非球面ロッドレンズ及び非球面ロッドレンズの製造方法

Info

Publication number: JP2003195012A
Application number: JP2002281999A
Authority: JP
Inventors: Nobuki Ito; 伸器伊藤; Masaaki Tojo; 正明東城; Kazuo Morioka; 一夫森岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで良好なコリメート光や集光ビーム
を実現する光結合レンズを提供することが出来なかっ
た。このために、光結合形の結合効率が低下し、光機能
デバイスを組み立てる際の位置合わせが困難であるとい
う課題があった。【解決手段】所定の光源から又は光ファイバ１１の放射
端子から放射される光を所定の光に変換する非球面ロッ
ドレンズ１２であって、前記光源又は放射端子が接触す
る、球面又は平面形状を有する第１面１２ａと、第１面
１２ａに実質上対向し、前記光源又は光ファイバからの
放射光をコリメート光に変換して透過させる非球面形状
を有する第２面１２ｂとを備えた非球面ロッドレンズ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、光通信分
野や光実装回路分野において、光源や光ファイバ、光導
波路からの出射光を平行光や収束光に変換したり、或い
は、光ビームを集束して光ファイバや光導波路に入射す
る光結合系に用いる非球面ロッドレンズ、及びその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信や微小光学の技術分野では、レー
ザーダイオード、光ファイバ、光導波路、フォトダイオ
ード、光スイッチ等の光学素子を効率よく光結合するた
めに、微小なマイクロレンズの需要が急速に高まってい
る。

【０００３】その光結合系は、主に軸上結像系について
大別すると、光源と光ファイバを結合するための光結合
系と、光ファイバと光ファイバを結合するための光結合
系の２種類に分けられる。後者の光ファイバと光ファイ
バを結合する光結合系においては、レンズを用いて光源
や光ファイバから放射された光を平行光（コリメート
光）に変換して、波長フィルタや光アイソレータ等の光
学素子を透過させ、再びレンズを介して光ファイバに集
光させるようなコリメート光学系が用いられ、光ファイ
バとコリメータレンズを組み合わせた光ファイバコリメ
ータが重要な技術となっている。

【０００４】これら２つの光結合系に用いられるレンズ
としては、屈折率分布型ロッドレンズ（ＧＲＩＮレン
ズ）、球レンズ、非球面レンズ、先球光ファイバ、平板
屈折率分布型レンズ、フレネルレンズや、それらを複数
組み合わせたレンズ等が提案されている。

【０００５】図２１（ａ）に従来のコリメータレンズに
ついて示す。光ファイバ１１から放射された光は、両凸
レンズ２１１の第１面（入射面）２１１ａから入射し、
レンズ媒質を透過した後、第２面（出射面）２１１ｂで
屈折され、コリメート光１３に変換される。この際、両
凸レンズ２１１の光学特性を考慮して、適切に光ファイ
バ端面１１ａと両凸レンズ２１１の第１面２１１ａの距
離Ｚを調節しなければ、出射した光が集束したり、発散
したりして、コリメート光１３が得られる距離が短くな
り、良好なコリメート光を得ることができない。

【０００６】従って、平行性のよい光ビームが得られな
いと、例えばコリメート光学系（平行ビーム変換系）を
用いて、光機能デバイス、即ち光分岐器、光分波器、光
アイソレータ、光サーキュレータ、光フィルタ、光スイ
ッチ等を低損失で実現することができない。

【０００７】次に、このコリメータレンズ２１１を用い
て構成された光ファイバコリメータを図２１（ｂ）に示
す。図２１（ｂ）に示す光ファイバコリメータは、光フ
ァイバ１１を接着固定したフェルール２１３と両凸レン
ズ２１１、及びそれらを固定するコリメータケース２１
４で構成されている。この従来例では、良好なコリメー
ト光を得るために、光ファイバ１１が固定されたフェル
ール２１３の端面とレンズの入射面２１１ａの距離ｚを
調節するために、フェルール２１３のフランジ２１２を
利用して、コリメータケース２１４にフェルール２１３
のフランジ２１２を突き当てることによって、光ファイ
バの端面１１ａと両凸レンズの入射面２１１ａの距離ｚ
が固定される。このように光ファイバとレンズの距離を
固定することによって、ある屈折率の両凸レンズに対し
てコリメート光が得られる光ファイバコリメータを実現
している。

【０００８】又、従来の光ビームコリメータレンズの他
の例として、モールドレンズの凹部に一つの光ファイバ
を挿入して固定した構成のものが知られている（例え
ば、特許文献１、特許文献２参照）。

【０００９】

【特許文献１】特開平７−４９４３２号公報

【特許文献２】特開昭６３−５８４０６号公報

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の技術では、コリメータケースの長さのバラツ
キ、フェルール端面の研磨量の違い、レンズの固定位置
のバラツキ等によって、光ファイバ端面とレンズ入射面
の距離が必ずしも一定せずに、良好なコリメート光を得
ることができなかった。

【００１１】つまり、レンズから離れるに従い光ビーム
が集束したり、発散したりして、コリメート光が得られ
る距離を長くすることができなかった。

【００１２】このために、光ファイバとレンズを組み合
わせてコリメート光を形成し、その光を光機能素子等を
透過させ、再びレンズを介して光ファイバと光結合す
る場合や、その他のコリメート光を光ファイバに結合す
る際には、前述のコリメータレンズでは、結合効率が劣
化し、光学特性に大きな問題点があった。

【００１３】一方、図２１（ｃ）にはＧＲＩＮレンズ
（分布屈折率レンズ）を用いた光ファイバコリメータに
ついて示している。

【００１４】図２１（ｃ）に示したＧＲＩＮレンズは、
光軸を中心とする径方向に屈折率分布を有するロッドレ
ンズであり、レンズ内の幾何光学的な光線の蛇行周期の
ピッチが０．２５のものである。０．２５ピッチのＧＲ
ＩＮレンズは、無限遠物体の倒立実像がレンズの出射端
面上に結像する長さで、点光源を入射端面の中心におけ
ばコリメート光を取り出せる長さとなっている。光ファ
イバ１１の端面から出射した光は、ＧＲＩＮレンズ２１
２によってコリメート光に変換されて出射される。

【００１５】しかしながら、ＬＤ光源や光ファイバを用
いる場合には必ずしも点光源ではないので、このような
ＧＲＩＮレンズでは、レンズの出射面２１２ｂから離れ
るに従ってビーム径が広がってしまい、良好なコリメー
ト光を得ることができなかった。

【００１６】また、ガラス材料に対してイオン交換法に
よって屈折率分布を形成するという製造方法の点から、
低コストなロッドレンズを提供するには問題があった。

【００１７】このようなレンズは、光通信のネットワー
ク各所で大量に使用されるため、その低コスト化は、光
通信ネットワーク全体に大きな割合を占め、システムコ
ストを下げるために重要となってくる。

【００１８】本発明は、上記従来のコリメータレンズの
このような課題を考慮して、光通信分野や光実装回路分
野において利用可能であり、光軸調整が容易で、光ビー
ムの平行性（コリメーション）や集光性が良好、即ち、
コリメート光が長く形成できたり、容易に集光ビーム光
学系が構成でき、それにより結合効率が高く、光機能デ
バイスの低コスト化、高性能化、小型化が実現できる非
球面ロッドレンズ、及びその製造方法を提供することを
目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、所定の
光源から又は光ファイバの放射端子から放射される光を
所定の光に変換する非球面ロッドレンズであって、前記
光源又は放射端子が接触する、球面又は平面形状を有す
る第１面と、前記第１面に実質上対向し、前記光源又は
光ファイバからの放射光をコリメート光又は集光ビーム
に変換して透過させる非球面形状を有する第２面と、を
備えた非球面ロッドレンズである。

【００２０】第２の本発明は、前記第１面には、前記光
ファイバの放射端子が接触されており、前記第２面から
の前記透過光が前記コリメート光であり、前記第２面
は、前記第１面上における前記放射端子が接触する位置
に焦点を有する上記第１の本発明の非球面ロッドレンズ
である。

【００２１】第３の本発明は、前記第１面には、前記光
ファイバの放射端子が接触されており、前記第２面から
の前記透過光が前記集光ビームであり、前記第２面の焦
点は、前記第１面上における前記放射端子が接触する位
置よりも前記非球面ロッドレンズの内側に形成される上
記第１の本発明の非球面ロッドレンズである。

【００２２】第４の本発明は、前記非球面ロッドレンズ
は、所定の外径を有する実質上円柱形状であり、前記非
球面ロッドレンズの外径が、前記光ファイバを接着固定
するためのフェルール外径と実質上同じである上記第２
又は３の本発明の非球面ロッドレンズである。

【００２３】第５の本発明は、上記第１の本発明の非球
面ロッドレンズの製造方法であって、レンズ硝材が可塑
性を生じる所定温度まで加熱する第１工程と、前記加熱
したレンズ硝材をレンズ形状に成形型を用いて加圧成形
する第２工程と、前記所定温度からレンズ材質の転移点
まで前記レンズ材質を加圧、冷却しながらレンズ両面を
一体形成する第３工程と、前記成形したレンズ材質を転
移点以下に冷却する第４工程と、を備えた非球面ロッド
レンズの製造方法である。

【００２４】第６の本発明は、所定の光源又は光ファイ
バの放射端子から放射される光を所定の光に変換する非
球面ロッドレンズであって、前記光源を複数挿入するた
めの、又は前記光ファイバの放射端子を複数挿入するた
めのガイド穴を有する第１面と、前記第１面に実質上対
向し、前記光源又は前記光ファイバからの放射光をコリ
メート光又は集光ビームに変換して透過させる非球面形
状を有する第２面と、を備えた非球面ロッドレンズであ
る。

【００２５】第７の本発明は、前記第２面からの前記透
過光が前記コリメート光であり、前記第２面の焦点は、
前記ガイド穴の実質上底面の位置に形成される上記第６
の本発明の非球面ロッドレンズである。

【００２６】第８の本発明は、前記第２面からの前記透
過光が前記集光ビームであり、前記第２面の焦点は、前
記ガイド穴の実質上底面の位置よりも前記非球面ロッド
レンズの内側に形成される上記第６の本発明の非球面ロ
ッドレンズである。

【００２７】第９の本発明は、前記ガイド穴は、前記光
ファイバの放射端子を２つ並列に挿入するための穴であ
り、デュアルファイバコリメータを構成した上記第７の
本発明の非球面ロッドレンズである。

【００２８】第１０の本発明は、上記第６の本発明の非
球面ロッドレンズの製造方法であって、レンズ硝材が可
塑性を生じる所定温度まで加熱する第１工程と、前記加
熱したレンズ硝材をレンズ形状に成形型を用いて加圧成
形する第２工程と、前記所定温度からレンズ材質の転移
点まで前記レンズ材質を加圧、冷却しながらレンズ両面
を一体形成する第３工程と、前記成形したレンズ材質を
転移点以下に冷却する第４工程と、を備え、前記第１面
を成形する成形型の面に、前記ガイド穴を成形するため
の突起部が設けられている非球面ロッドレンズの製造方
法である。

【００２９】第１１の本発明は、前記非球面ロッドレン
ズの外形は、実質上円柱形状であり、その円柱形状の外
周部の一部に溝部、又は、平面部が設けられている上記
第１又は６の本発明の非球面ロッドレンズである。

【００３０】第１２の本発明は、前記非球面ロッドレン
ズの外周部は、実質上多角柱形状である上記第１又は６
の本発明の非球面ロッドレンズである。

【００３１】第１３の本発明は、前記非球面ロッドレン
ズの外周部に対応する前記成形型の面は実質上円筒面状
であり、その円筒面状の面の一部に、溝部形成用の凸部
又は平面部形成用の平面部が設けられている上記第５又
は１０の本発明の非球面ロッドレンズの製造方法であ
る。

【００３２】第１４の本発明は、前記非球面ロッドレン
ズの外周部に対応する前記成形型の面は実質上多角柱の
筒状である上記第５又は１０の本発明の非球面ロッドレ
ンズの製造方法である。

【００３３】第１５の本発明は、所定の光源から又は光
ファイバの放射端子から放射される光を所定の光に変換
する非球面ロッドレンズであって、前記光源又は放射端
子からの光が入射する面であって、前記入射光の光軸に
垂直な面に対して所定の傾斜角を有する第１面と、前記
第１面に入射した前記光をコリメート光又は集光ビーム
に変換して透過させる非球面形状を有する第２面と、を
備えた非球面ロッドレンズである。

【００３４】第１６の本発明は、前記第１面は、前記光
ファイバの放射端子と接触していない上記第１５の本発
明の非球面ロッドレンズである。

【００３５】第１７の本発明は、前記第２面からの前記
透過光が前記コリメート光であり、前記第２面の焦点
は、前記光ファイバの放射端子面に形成される上記第１
６の本発明の非球面ロッドレンズである。

【００３６】第１８の本発明は、前記第１面は、前記光
ファイバの放射端子と接触している上記第１５の本発明
の非球面ロッドレンズである。

【００３７】第１９の本発明は、前記第１面が球面又は
非球面であり、前記光ファイバの放射端子の端面が、前
記傾斜角に対応した傾斜角を有する（１）平面、（２）
球面又は（３）非球面である上記第１８の本発明の非球
面ロッドレンズである。

【００３８】第２０の本発明は、前記第２面からの前記
透過光が前記コリメート光であり、前記第２面の焦点
は、前記第１面上における前記放射端子が接触する位置
に形成される上記第１９の本発明の非球面ロッドレンズ
である。

【００３９】第２１の本発明は、前記第２面からの前記
透過光が前記集光ビームであり、前記第２面の焦点は、
前記第１面よりもレンズの内側に形成される上記第１９
の本発明の非球面ロッドレンズである。

【００４０】第２２の本発明は、前記傾斜角が、６度、
８度、又は１２度である上記第１５の本発明の非球面ロ
ッドレンズである。

【００４１】第２３の本発明は、上記第１５の本発明
の非球面ロッドレンズの製造方法であって、レンズ硝材
が可塑性を生じる所定温度まで加熱する第１工程と、前
記加熱したレンズ硝材をレンズ形状に成形型を用いて加
圧成形する第２工程と、前記所定温度からレンズ材質の
転移点まで前記レンズ材質を加圧、冷却しながらレンズ
両面を一体形成する第３工程と、前記成形したレンズ材
質を転移点以下に冷却する第４工程と、を備え、前記第
１面を成形する成形型の面が、前記光軸に垂直な面に対
して傾斜している非球面ロッドレンズの製造方法であ
る。

【００４２】第２４の本発明は、前記非球面ロッドレン
ズのレンズ硝材が、前記光ファイバのコア屈折率に等し
いレンズ硝材である上記第１，６又は１５の本発明の非
球面ロッドレンズである。

【００４３】第２５の本発明は、前記非球面ロッドレン
ズの前記第１面と前記第２面に無反射コートが形成され
ている上記第１，６又は１５の本発明の非球面ロッドレ
ンズである。

【００４４】第２６の本発明は、前記非球面ロッドレン
ズの外周部に金属薄膜が形成されている上記第１，６又
は１５の本発明の非球面ロッドレンズである。

【００４５】第２７の本発明は、前記非球面ロッドレン
ズの前記第２面の非球面部に波長フィルタが形成されて
いる上記第１，６又は１５の本発明の非球面ロッドレン
ズである。

【００４６】第２８の本発明は、前記非球面ロッドレン
ズのレンズ材質がガラス材料又は樹脂材料である上記第
１，６又は１５の本発明の非球面ロッドレンズである。

【００４７】第２９の本発明は、第１開口と、その第１
開口に対向した第２開口を含む胴型にレンズ硝材を配置
するＡ行程と、前記レンズ硝材を、可塑性を生じる温度
まで加熱するＢ行程と、第１形状の端部を有する第１型
を、前記胴型の前記第１開口にスライドさせるＣ行程
と、非球面形状の凹部を有する第２形状の端部を有する
第２型を、前記胴型の前記第２開口にスライドさせるＤ
行程と、前記第１型の前記第１形状の端部と前記第２型
の前記第２形状の端部との間で前記加熱されたレンズ硝
材を加圧し、非球面ロッドレンズを形成するＥ行程と、
前記非球面ロッドレンズを所定温度以下に冷却するＦ行
程とを備え、前記第１型の前記第１形状の端部が、球面
又は平面である非球面ロッドレンズの製造方法である。

【００４８】第３０の本発明は、第１開口と、その第１
開口に対向した第２開口を含む胴型にレンズ硝材を配置
するＡ行程と、前記レンズ硝材を、可塑性を生じる温度
まで加熱するＢ行程と、第１形状の端部を有する第１型
を、前記胴型の前記第１開口にスライドさせるＣ行程
と、非球面形状の凹部を有する第２形状の端部を有する
第２型を、前記胴型の前記第２開口にスライドさせるＤ
行程と、前記第１型の前記第１形状の端部と前記第２型
の前記第２形状の端部との間で前記加熱されたレンズ硝
材を加圧し、非球面ロッドレンズを形成するＥ行程と、
前記非球面ロッドレンズを所定温度以下に冷却するＦ行
程とを備え、前記第１型の前記第１形状の端部が、少な
くとも一つの凸部を有しており、前記Ｅ行程は、前記レ
ンズ硝剤を前記第１形状の端部に設けられた凸部に加圧
し、前記非球面ロッドレンズに少なくとも一つのガイド
穴を形成する行程を含む非球面ロッドレンズの製造方法
である。

【００４９】第３１の本発明は、前記胴型の内面は、前
記内面の長手部に沿って、三角形状部又は平面部を含
み、前記Ｅ行程は、前記レンズ硝剤を、前記胴型の前記
内面の前記三角形状部又は平面部に加圧し、前記非球面
ロッドレンズに所定の形状を形成する行程を含む上記第
２９又は３０の本発明の非球面ロッドレンズの製造方法
である。

【００５０】第３２の本発明は、前記胴型の内面は、そ
の断面が所定の多角形形状を有する多角柱の筒状であ
り、前記胴型の前記第１開口は、前記所定の多角形形状
を有している上記第２９又は３０の本発明の非球面ロッ
ドレンズの製造方法である。

【００５１】第３３の本発明は、第１開口と、その第１
開口に対向した第２開口を含む胴型にレンズ硝材を配置
するＡ行程と、前記レンズ硝材を、可塑性を生じる温度
まで加熱するＢ行程と、第１形状の端部を有する第１型
を、前記胴型の前記第１開口にスライドさせるＣ行程
と、非球面形状の凹部を有する第２形状の端部を有する
第２型を、前記胴型の前記第２開口にスライドさせるＤ
行程と、前記第１型の前記第１形状の端部と前記第２型
の前記第２形状の端部との間で前記加熱されたレンズ硝
材を加圧し、非球面ロッドレンズを形成するＥ行程と、
前記非球面ロッドレンズを所定温度以下に冷却するＦ行
程とを備え、前記胴型は、前記非球面ロッドレンズの光
軸に対応する長軸を有しており、前記第１型の前記第１
形状の端部が、前記胴型の前記長軸と直交する面に対し
て所定の角度を有している非球面ロッドレンズの製造方
法である。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図２０を用いて説明する。

【００５３】（実施の形態１）図１は本発明による非球
面ロッドレンズの一実施形態である。図１に示すよう
に、本発明の非球面ロッドレンズ１２は、光ファイバ１
１から放射された光をコリメート光１３に変換するコリ
メータレンズである。

【００５４】図１において、光ファイバ１１と非球面ロ
ッドレンズ１２は光軸を合わせて設置している。非球面
ロッドレンズ１２において、光ファイバ１１側から順
に、非球面ロッドレンズ１２の入射面である第１面１２
ａを球面とし、第２面１２ｂを非球面形状に設計してい
る。

【００５５】光ファイバ１１は単一モード光ファイバや
マルチモード光ファイバ等を用いるが、図１の本実施形
態においては単一モード光ファイバを使用した。また、
一般に光ファイバを伝搬する光の波長は、８５０ｎｍ帯
や光通信システムで使用される１３１０ｎｍ帯や１５５
０ｎｍ帯が用いられるが、本実施形態では１５５０ｎｍ
の波長を用いた。

【００５６】また、レンズ材質は光学ガラスであり、本
実施形態では単一モード光ファイバのコア屈折率に近
く、屈折率が低い１．４６から１．４８程度の光学ガラ
スを使用した。また、レンズのサイズは直径２．５ｍ
ｍ、長さ４．５ｍｍであり、第１面を半径２０ｍｍの球
面に形成し、第２面を非球面レンズとしている。

【００５７】この非球面ロッドレンズにおける作用は、
次のようなものである。光ファイバ１１の端面から出射
された光は、非球面ロッドレンズ１２の第１面１２ａか
らレンズに入射し、レンズ媒質を透過した後、第２面１
２ｂで屈折されて、コリメート光１３に変換される。こ
のように、第２面１２ｂを非球面形状で構成することに
よって、光ファイバ１１が第１面に突き当てられた場合
に、コリメート光１３が得られ、収差のない光ビームを
得ることが可能となる。本実施形態の非球面ロッドレン
ズによって得られたビーム径は、約３４０ミクロンであ
った。

【００５８】このように第２面１２ｂが非球面形状であ
って、その第２面１２ｂの焦点が第１面１２ａに形成さ
れているような非球面ロッドレンズ１２においては、光
ファイバ１１を単純に突き当てるだけでコリメート光１
３を形成することが可能となる。さらに第２面は、透過
する光の波長に基づいて、光ファイバからの広がり角を
考慮した非球面形状に設計されており、レンズで発生す
る収差の影響を受けずに極めて良好なコリメート光を得
ることが可能となる。特に、第２面は第１面と比較して
曲率半径が小さく、通常の球面形状であれば、球面収差
の影響が大きく現れるので好ましくない。

【００５９】そこで、（数１）に示したように、双曲面
形状に４乗項および６乗項等の高次項を加えた非球面形
状に設計されている。非球面形状は、（数１）に示す一
般式によって表される。

【００６０】

【数１】ここで、ｈはｈ＝√（ｘ²＋ｙ²）で与えられ、（数１）
における記号は以下のように定義される。

【００６１】ｘ，ｙ：光軸に対し垂直方向の座標ｚ：光軸方向の座標Ｃ：曲率半径Ｋ：円錐定数（Conic Constant）Ａ：４乗項、Ｂ：６乗項、Ｃ：８乗項ここで、Ｋ＝０であれば球面であり、Ｋ＞０では短径を
光軸とする楕円体面、−１＜Ｋ＜０では長径を光軸とす
る楕円体面、Ｋ＝−１では方物面、Ｋ＜−１では双曲面
になる。これらの各パラメータを、使用する光の波長を
考慮しながら、光ファイバや光源のスポットサイズや広
がり角、レンズ硝材の屈折率や厚み（光軸方向の長
さ）、実現したい光ビームのビーム径等の条件を元に、
シミュレーション等によって決定し、最適な非球面形状
を得る。基準となる２次曲面は、曲率半径Ｃと円錐定数
Ｋで決定され、非球面の多項式係数Ａ、Ｂ、Ｃ等が必ず
しも有限値でなくとも非球面形状を形成することができ
る。

【００６２】次に、本実施形態においては第１面を球面
としたが、その効果について説明する。光ファイバは、
一般に光コネクタ内のフェルールやキャピラリに固定さ
れる。光コネクタは、光ファイバを光ファイバや機器に
簡易に接続するための部品である。そこで用いられるフ
ェルールは、光コネクタ部品の一つで、光ファイバの端
面を保持し、接続相手であるフェルールで支持された光
ファイバの端面や、レンズ等に正確に突き合わせる役割
を担っている。単一モード光ファイバの場合には、光コ
ネクタを接続した状態で、フェルールが光ファイバのコ
ア径（例えば、直径９ミクロン）同士を正確に突き合わ
せ、所定の圧力で押し付ける必要が出てくる。

【００６３】光ファイバから出射された光は異なる媒質
に入射される際に端面反射を生じる。光ファイバの端面
処理によって反射して戻る光損失、つまり反射減衰量
（後方反射）が決まる。反射減衰量は、フェルールやコ
ネクタから次の媒質に伝搬する光Ｐiと、フェルールや
光コネクタの端面で反射して光源側に戻る光Ｐrとの
比、即ち−１０×ｌｏｇ（Ｐr／Ｐi）で定義される。例
えば、５０ｄＢでは１０万分の１の光パワーしか戻らな
いことを示す。

【００６４】反射減衰量を最大にすることは、高速な光
通信システムにおいて非常に重要である。そこで利用さ
れるＤＦＢレーザのような狭帯域光源は、モードホッピ
ングや出力変動が起こりやすい性質を持っており、戻り
光をできるだけ低減することが重要である。そのため、
フェルールの端面を凸球面に加工し、光ファイバのコア
を密着させてフレネル反射を少なくするＰＣ（Physical
Contact）接続が必要となる。

【００６５】そこで、本実施形態においては、フェルー
ルに固定された光ファイバと物理接触が取り易いように
するために、第１面を半径２０ｍｍの球面形状に構成し
た。

【００６６】これによって、反射戻り光を低減するとい
う格別の効果が得られた。但し、物理接触を取ることが
出来るのであれば、必ずしも半径２０ｍｍの球面である
必要はなく、半径１０ｍｍや半径３０ｍｍでも反射戻り
光を低減するという格別の効果を得ることができる。

【００６７】本実施形態の非球面ロッドレンズを用いて
測定した挿入損失の測定結果を図１９（ａ）、図１９
（ｂ）に示す。

【００６８】図１９（ａ）は測定方法を示しており、光
ファイバ１１から出射された光は、非球面ロッドレンズ
１９１によってコリメート光に変換される。そのコリメ
ート光を、入射側の非球面ロッドレンズ１９１に対して
逆向きに配置された非球面ロッドレンズ１９２によって
受光し、出射側光ファイバ１１に結合する。

【００６９】この時、入射側非球面ロッドレンズ１９１
から出射された光パワーをＰ1、最後に出射された光パ
ワーをＰ2とすると、挿入損失は、−１０×ｌｏｇ（Ｐ1
／Ｐ2）から計算される。

【００７０】つまり、挿入損失は光伝送系で光コネクタ
等の光部品や空間を挿入することにより、もとの伝送系
が受ける光損失の増加分を示し、できるだけ小さいほう
が好ましい。

【００７１】図１９（ｂ）には、従来の両凸レンズを
△、ＧＲＩＮレンズを□、本願発明による非球面ロッド
レンズを○として測定結果を示している。

【００７２】図１９（ｂ）から分かるように、本願発明
による非球面ロッドレンズが非常に平行性の良い、距離
が離れても挿入損失が増加しない優れたコリメータを提
供できることが分かる。

【００７３】次に、光接続部の界面について説明する。
一般に、屈折率ｎ1とｎ2の２つの物質界面における反射
率（Ｒ）は、（数２）で表される。

【００７４】

【数２】従って、屈折率差の大きい界面では、反射率が大きくな
る。そこで界面での反射率を低減するために、誘電体多
層膜による無反射コート（ＡＲコート）を施して反射率
を低減することも考えられる。本実施形態においては、
第１面を平面にして非球面ロッドレンズを構成すること
も可能であったが、入射側光ファイバ１１と第１面、さ
らには、第２面と出射側光ファイバ１４に無反射コート
を施せば、反射率が低減され、反射戻り光も低減され
た。

【００７５】また、本実施形態で使用したガラス材料
は、単一モード光ファイバのコア材料の屈折率に近い材
料を選択している。従って、単一モード光ファイバを本
実施形態の非球面ロッドレンズに突き当てた際には、屈
折率差による反射率Ｒが小さくなるという効果が得られ
る。即ち、光ファイバと接続する光学材料、ここではレ
ンズ材料の屈折率が、光ファイバのコア材料に近い場合
には、無反射コート（ＡＲコート）を形成しなくとも反
射率の低い接続が可能となり、低コスト化できるという
大きな利点もある。

【００７６】（実施の形態２）次に、上記実施の形態１
で述べた非球面ロッドレンズを作製する方法について図
面を参照しながら説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）
は、非球面ロッドレンズの作製工程を示す図である。

【００７７】図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、非
球面ロッドレンズの作製方法は、第１工程として、ガラ
スからなるレンズ硝材２１の光軸を制御するタングステ
ンカーバイトからなる胴型２４と、タングステンカーバ
イトからなる上金型２２および下金型２３とによって、
レンズ硝材２１を位置決めすると共に、ガラスが可塑性
を生じる所定温度まで加熱する。第２工程として、加熱
したレンズ硝材２１を上金型２２と下金型２３とによっ
てレンズ形状に加圧成形する。

【００７８】第３工程として、ガラスが可塑性を生じる
所定温度からガラスの転移点まで、レンズ硝材２１を加
圧、冷却しながら成形する。このとき、スペーサ２５に
より、上金型２２と下金型２３の平行度およびレンズ硝
材２１の厚み寸法を制御する。第４工程として、成形し
たレンズ硝材２１をガラスの転移点以下に冷却する。

【００７９】ここで本実施形態においては、特に非球面
ロッドレンズの第１面を形成する上金型の所定部位２２
ａを球面もしくは平面に、第２面を形成する下金型の所
定部位２３ｂを非球面に設計していることに特徴があ
る。特に、第２面を形成する下金型に正確に設計した非
球面形状を形成することが重要である。

【００８０】即ち、上述した様に、本発明の非球面ロッ
ドレンズの製造方法としては、例えば、図２を用いて説
明するとすると、（ａ）上金型２２を挿入するための第
１開口と、下金型２３を挿入するための、第１開口に対
向した第２開口を含む胴型２４にレンズ硝材を配置する
Ａ行程と、（ｂ）前記レンズ硝材を、可塑性を生じる温
度まで加熱するＢ行程と、（ｃ）上金型２２（本発明の
第１形状の端部を有する第１型に対応する）を、前記胴
型の前記第１開口にスライドさせるＣ行程と、（ｄ）下
金型２３（本発明の非球面形状の凹部を有する第２形状
の端部を有する第２型に対応する）を、前記胴型の前記
第２開口にスライドさせるＤ行程と、（ｅ）上金型の所
定部位２２ａ（本発明の第１型の前記第１形状の端部に
対応する）と下金型の所定部位２３ａ（本発明の前記第
２型の前記第２形状の端部に対応する）との間で前記加
熱されたレンズ硝材を加圧し、非球面ロッドレンズを形
成するＥ行程と、（ｆ）前記非球面ロッドレンズを所定
温度以下に冷却するＦ行程とを備え、上金型の所定部位
２２ａが、球面又は平面であるという構成である。

【００８１】このように本実施形態の非球面ロッドレン
ズの作製方法によれば、金型精密成形方法によって、金
型の非球面形状を再現性よく精密に転写できるので、非
常に低コストに量産性よく非球面ロッドレンズを作製す
ることが可能となる。

【００８２】（実施の形態３）図３は、本発明の非球面
ロッドレンズの一実施の形態である。

【００８３】同図に示す非球面ロッドレンズ３１の特徴
は、光ファイバを接着固定するフェルール３２のキャピ
ラリ３３の直径と同じ直径に非球面ロッドレンズ３１を
作製した点である。

【００８４】このようにフェルール３２のキャピラリ３
３と同じ直径とすることによって、光デバイスを構成す
る際に、組み立て作業が効率化する利点がある。フェル
ールに使用されるキャピラリとしては、ＳＣコネクタ、
またはＦＣコネクタ用として直径２．５ｍｍのキャピラ
リがあり、ＭＵコネクタ、またはＬＣコネクタ用として
直径１．２５ｍｍのキャピラリがある。

【００８５】本願の実施形態では、それらのサイズに合
わせて、２．５ｍｍや１．２５ｍｍの非球面ロッドレン
ズを作製したが、割りスリーブやセラミックスリーブ等
に固定し易く組み立てコストを低減できるという格別の
効果があった。

【００８６】具体的には、図４に示すように、その非球
面ロッドレンズ４１の外径と、フェルール４２のキャピ
ラリ４３の外径を一致させた上で、割りスリーブ４４を
用いて一体に固定したものである。非球面ロッドレンズ
４１とフェルール４２とを、割りスリーブ４４を用いて
一体に固定することによって、光ファイバ１１とレンズ
４１の光軸を容易に調芯することが可能となり、コリメ
ート光が得られる距離が長く、良好なコリメート光を得
ることが可能となる。

【００８７】ここで、非球面ロッドレンズの外径は、Ｍ
Ｕコネクタ用フェルール４２のキャピラリ４３直径、
１．２５ｍｍに合わせて作製したものである。

【００８８】次に、図５を用いてコリメート光学系によ
り構成した光機能デバイスについて説明する。図５は光
ファイバ１１と光機能素子５７、光ファイバ１４を、レ
ンズを介して結合する光機能デバイスについて示してい
る。この光機能デバイスは、入射側光ファイバ１１、そ
れを固定するキャピラリ５２、非球面コリメータレンズ
５１、スリーブ５３、光機能素子５７、集光する非球面
コリメータレンズ５４、キャピラリ５５、スリーブ５
６、出射側光ファイバ１４から構成される。

【００８９】ここで、図５に示す光機能デバイスの作用
について説明する。キャピラリ５２で固定された光ファ
イバ１１から出射した光は、非球面ロッドレンズ５１に
よってコリメート光１３となり、光機能素子５７を介し
て、受光側の非球面ロッドレンズ５４に入射する。非球
面ロッドレンズ５４に入射されたコリメート光は、出射
側のキャピラリ５５に固定された光ファイバ１１に結合
される。

【００９０】本実施形態では、レンズ間の距離を５ｍｍ
でコリメート光結合系を構成したが、本発明の非球面ロ
ッドレンズによれば、さらに長い距離、例えば光スイッ
チ用として１００ｍｍの距離でも、結合効率が高いコリ
メート光結合系を形成することが可能であった。その時
の挿入損失の測定結果は、図１９に示されており、距離
１００ｍｍでの挿入損失は、０．５ｄＢであった。

【００９１】尚、ここでは直径１．２５ｍｍのＭＵフェ
ルール用キャピラリに合わせた非球面ロッドレンズにつ
いて示したが、フェルール用キャピラリの外形サイズで
ある直径２．５ｍｍや１．２５ｍｍだけでなく、例え
ば、光機能デバイスの組み立てに使用されるキャピラリ
の外形サイズ、直径１．８ｍｍや１．４ｍｍ、さらに小
さな直径を有するマイクロキャピラリに合わせて、直径
１．０ｍｍ以下で、直径１．０ｍｍや０．５ｍｍに、本
願の非球面ロッドレンズを作製することも可能である。
そして、それらのキャピラリに固定された光ファイバと
組み合わせて、光結合系を形成しても、結合効率の高い
コリメート光学系を実現することが可能であった。

【００９２】（実施の形態４）図６（ａ）〜図６（ｅ）
は、本発明の非球面ロッドレンズの一実施の形態及び、
その変形例を説明する図である。

【００９３】この非球面ロッドレンズ６１は、第１面６
１ａ、第２面６１ｂ、光ファイバガイド穴６１ｃからな
る。

【００９４】即ち、この非球面ロッドレンズには、成形
で形成される凹部を有するガイド穴６１ｃが設けられて
いる。この非球面ロッドレンズは、例えば、外径１ｍｍ
で長さが３ｍｍ程度と非常に小型なマイクロレンズとな
っており、光ファイバガイド穴の直径は、光ファイバの
素線が挿入可能な内径１２５ミクロンや２５０ミクロン
程度となっている。

【００９５】このガイド穴６１ｃの中心は、非球面ロッ
ドレンズ６１の光軸上に設けられており、光ファイバを
挿入すれば、コリメート光が得られる構成となってい
る。即ち、光ファイバ１１を伝搬してきた光は、非球面
ロッドレンズ６１のガイド穴６１ｃに固定された光ファ
イバ１１の端面から出射されるが、非球面ロッドレンズ
６１内を伝搬した後、第２面６１ｂの非球面でコリメー
ト光に変換される。その結果、従来と比べて、組み立て
が容易で、コリメート光が得られる距離が長く、良好な
コリメート光が形成されることになる。

【００９６】図７（ａ）〜図７（ｃ）に、これらの非球
面ロッドレンズの斜視図を示す。

【００９７】図７（ａ）が入射側から見た図であり、図
７（ｂ）が出射側から見た図である。尚、図７（ｃ）に
ついては、後述する。

【００９８】図７（ｂ）に示すように、ガイド穴７１ｃ
に挿入された光ファイバ１１の端面から出射された光
は、非球面ロッドレンズ７１により、コリメート光に変
換されることが分かる。

【００９９】この様に光ファイバを固定するガイド穴を
形成することによって、光軸が無調心で組み立てが簡単
になり、低コストに非球面ロッドレンズと光ファイバを
接続することが可能となる。図６（ｂ）は第１面から見
たガイド穴の形状を示しており、ガイド穴が円筒柱状で
あるが、光ファイバを固定することが出来れば、三角柱
状や、図６（ｃ）に示すような四角柱状や多角柱状でも
可能である。

【０１００】さらに、ガイド穴径は、必ずしも光ファイ
バの素線の外径２５０ミクロンでなくとも、さらに小さ
な外径の１２５ミクロンや大きな心線外径である０．５
ｍｍや０．９ｍｍでも可能である。

【０１０１】また、図６（ｄ）、図６（ｅ）に示したよ
うに、光ファイバを２本固定することができるガイド穴
を形成することも可能である。この際、図６（ｄ）のよ
うに、２つのガイド穴６３ｃを並列に形成することや、
図６（ｅ）のように、２つの光ファイバを並べた時に同
時に挿入可能なガイド穴６４ｃを形成することも可能で
ある。さらには、複数のガイド穴を形成して光ファイバ
アレイを挿入固定することも可能である。

【０１０２】このように２つの光ファイバを固定して、
コリメータレンズを形成したデバイスは従来は存在しな
い。この様な構成により、ハイブリッド光アイソレータ
や光サーキュレータ、光スイッチ、光ファイバアンプ、
光減衰器に適用することが可能となり、光通信システム
においては重要な光機能デバイスを形成することがで
き、本実施形態によれば、容易にＤＣＦを作製すること
が可能となる。

【０１０３】尚、従来のデュアルファイバコリメータ
（ＤＣＦ）は、２本の光ファイバを第１面に接触させた
構成であり、本実施の形態のように、レンズ側にガイド
穴は設けられていない。

【０１０４】図７（ｃ）に、本実施の形態のＤＣＦの非
球面ロッドレンズの斜視図を示す。

【０１０５】図７（ｃ）に示す様に、ガイド穴７２ｃに
挿入された２本の光ファイバ１１ｘと１１ｙの端面から
出射された光は、非球面ロッドレンズ７１により、コリ
メート光１３ｘと１３ｙに変換されることが分かる。こ
こで、２本の光ファイバ１１ｘと１１ｙの間隔は、１２
５ミクロンや２５０ミクロンのピッチ間隔で設置されて
いる。ピッチ間隔が２５０ミクロン以下の場合には、非
球面ロッドレンズ７２の出射端面７２ａの非球面形状
は、シングルファイバコリメータ７１の出射端面７１ａ
の非球面形状と同じでも良好なコリメート光を得ること
が可能である。２５０ミクロン以上のピッチ間隔で複数
の光ファイバを並べて、非球面ロッドレンズのガイド穴
に光ファイバを挿入する場合には、非球面形状７２ａを
自由曲面に設計して、複数の光ファイバの光軸上にそれ
ぞれ中心軸を有する非球面マイクロレンズアレイを形成
することがより好ましい。

【０１０６】ここでは、ガイド穴に挿入する光の放射源
として、光ファイバを用いる場合の例について述べた
が、ガイド穴に収納可能である半導体レーザや、面発光
レーザなどの光源に対しても同様にガイド穴を有する非
球面ロッドレンズを用いて、コリメート光や集光ビーム
を形成することも可能である。

【０１０７】上述の様に、ガイド穴を設けることによ
り、複数の光ファイバやテープ状の多芯光ファイバを固
定する際でも光軸調整が不要となり、所定の間隔で光フ
ァイバを容易に且つ精度良く固定することが可能とな
る。これにより、低コストなＤＣＦなどを実現すること
が出来る。

【０１０８】尚、ここでは、レンズの第１面にガイド穴
を設けて、複数の光ファイバを固定する方法について述
べたが、これに限らず例えば、レンズ以外のブロック状
のガラス部材に上記と同様のガイド穴を設けて、複数の
光ファイバやテープ状多芯ファイバを固定して、光ファ
イバアレイを構成することも可能である。

【０１０９】（実施の形態５）次に、光ファイバガイド
穴付き非球面ロッドレンズを作製する方法について図８
（ａ）、図８（ｂ）を参照しながら説明する。図８
（ａ）、図８（ｂ）は、非球面ロッドレンズの作製工程
を示す図である。

【０１１０】ここで、本実施形態による非球面ロッドレ
ンズの作製方法が、実施の形態２に示した図２（ａ）、
図２（ｂ）と異なる点は、図８（ａ）、図８（ｂ）に示
したように、タングステンカーバイトからなる上金型８
２に、ガイド穴を形成するための凸部８２ａを設けた点
である。

【０１１１】このようにガイド穴を形成したい面の金型
に突起部を設けることによって、ガイド穴を有する非球
面ロッドレンズを容易に一体形成することが可能とな
る。

【０１１２】ここで技術的に重要なことは、硬度の高い
タングステンカーバイトの金型に直径１２５ミクロンや
２５０ミクロン程度の凸部を形成する方法である。本発
明では、金型に精度の高い凸部を形成するために、マイ
クロ放電加工を用いた。

【０１１３】マイクロ放電加工によれば、直径１２５ミ
クロンや２５０ミクロンの凸部を金型表面に形成するこ
とが可能である。この凸部は、円筒形状が加工し易い
が、三角形状や四角形状、多角形状に加工することも可
能である。

【０１１４】又、１つの凸部だけではなく、複数を並列
させて加工することも可能である。

【０１１５】さらに、そのように複数の凸部を金型表面
に加工して、非球面ロッドレンズの第１面にガイド穴を
形成し、光ファイバアレイを作製することも可能であ
る。

【０１１６】例えば、非球面ロッドレンズの第１面を形
成する上金型にガイド穴用凸部を２つ並べるか、図６
（ｅ）に示したようなガイド穴２つ分を成形できる凸部
を加工した場合には、成形された非球面ロッドレンズの
第１面に光ファイバを２つ並列固定することによって、
デュアルファイバコリメータを実現することも可能であ
る。

【０１１７】尚、ここで用いた成形金型には、光ファイ
バを挿入可能な直径１２５ミクロンの円柱を２つ並べた
程度の幅で、高さが５００ミクロンから５ｍｍ程度の大
きさの突起部を加工する必要があり、本願では、微細加
工が可能なマイクロ放電加工を用いて金型加工を施し
た。マイクロ放電加工を用いることによって、超硬金型
を精度良く微細に加工することが出来、複数の突起部を
有する金型を実現することが可能となる。

【０１１８】このように本実施形態の非球面ロッドレン
ズの作製方法によれば、非常に低コストで、量産性よく
光ファイバガイド穴が形成された非球面ロッドレンズを
作製することが可能となる。

【０１１９】（実施の形態６）次に、図９（ａ）〜図９
（ｃ）の本発明の非球面ロッドレンズの一実施の形態に
ついて説明する。

【０１２０】図９（ａ）、図９（ｂ）は非球面ロッドレ
ンズ９１を示した斜視図である。

【０１２１】図９（ａ）が入射側から見た図であり、図
９（ｂ）が出射側から見た図である。

【０１２２】この非球面ロッドレンズ９１が、図１に示
す非球面ロッドレンズと異なる点は、非球面ロッドレン
ズ９１の側面部に一対の溝９１ｃを設けた点である。こ
のレンズの作用は、非球面ロッドレンズ９１の第１面９
１ａに突き当てられた光ファイバ１１から出射された光
は、非球面ロッドレンズ９１を通過して、第２面９１ｂ
で屈折されてコリメート光１３となる。

【０１２３】ここで、一対の溝は９１ｃは、図９（ｃ）
に示すように、例えば光機能デバイスの中で固定板９２
に位置決めする際に有効であり、組み立てる際に容易に
固定することができ、低コストに非球面ロッドレンズを
位置決めすることが可能となる。

【０１２４】この溝付き非球面ロッドレンズを作製する
方法を図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示す。

【０１２５】図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、非球面ロ
ッドレンズの作製工程を示す図である。

【０１２６】ここで、本実施形態による非球面ロッドレ
ンズの作製方法が、実施の形態２に示した図２と異なる
点は、図１０（ｂ）に示したように、タングステンカー
バイトからなる胴型１０４の内側に、溝部を形成するた
めの三角形状部１０４ａを設けた点である。このように
非球面ロッドレンズの外周部分を形成する金型に三角形
状部を設けることによって、溝部を有する非球面ロッド
レンズを容易に成形することが可能となる。非球面ロッ
ドレンズに溝部を形成するには、精密研削も考えられる
が、本実施形態のように成形方法によって側面部に溝を
形成すれば、非常に低コストに位置決め用の溝を形成す
ることが可能となる。

【０１２７】ここで、本実施形態では、金型に加工する
溝形状を三角形状部としたが、半円形状や凸形状でも可
能である。さらに、金型を成形体とうまく離すために、
長手方向の全部に溝を形成しなくとも、第１面近傍や、
第２面近傍等の外周部の一部に溝を形成することも可能
である。

【０１２８】（実施の形態７）次に、図１１（ａ）、図
１１（ｂ）の本発明の非球面ロッドレンズの一実施の形
態について説明する。

【０１２９】本実施形態が、実施の形態１に示した図１
の非球面ロッドレンズと異なる点は、形状が円筒ではな
く、側面の一部が平面形状１１１ｃとなっている点であ
る。

【０１３０】図１１（ａ）に、外形の一部が平面形状の
非球面ロッドレンズ１１１を示している。このレンズの
作用は、非球面ロッドレンズ１１１の第１面１１１ａに
突き当てられた光ファイバ１１から出射された光は、非
球面ロッドレンズ１１１を通過して、第２面１１１ｂで
屈折されてコリメート光１３となる。

【０１３１】このように側面の一部を平面形状１１１ｃ
とすることによって、図１１（ｂ）に示すように、例え
ば、光機能デバイスの中で固定板１１２に容易に固定し
て位置決めすることが可能となる。特に、高さ方向の位
置決めが容易となり、複数の非球面ロッドレンズ１１１
を並べることによって、容易にコリメータレンズアレイ
や光ファイバコリメータアレイを形成することが可能と
なる。

【０１３２】この一部に平面形状のある非球面ロッドレ
ンズを作製する方法を図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示
す。

【０１３３】図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は非球面ロッ
ドレンズの作製工程を示す図である。

【０１３４】ここで、本実施形態による非球面ロッドレ
ンズの作製方法が、実施の形態２に示した図２と異なる
点は、図１２（ｂ）に示したように、タングステンカー
バイトからなる胴型１２４に、平面部１２４ａを設けた
点である。このように非球面ロッドレンズの外周部分を
形成する金型の一部に平面部を設けることによって、平
面部を有する非球面ロッドレンズを容易に形成すること
が可能となる。

【０１３５】本実施の形態のように成形方法によって側
面部に平面部を形成すれば、非常に低コストに位置決め
用の面を形成することが可能となる。

【０１３６】（実施の形態８）次に、図１３（ａ）、図
１３（ｂ）の本発明の非球面ロッドレンズの一実施形態
について説明する。

【０１３７】本実施の形態が、実施の形態１に示した図
１の非球面ロッドレンズと異なる点は、形状が円筒では
なく、多角形状の四角柱状や六角柱状となっている点で
ある。

【０１３８】図１３（ａ）に、外形が四角柱状の非球面
ロッドレンズ１３１を示しており、図１３（ｂ）には外
形が六角柱状の非球面ロッドレンズ１３２を示してい
る。このレンズの作用は、非球面ロッドレンズ１３１、
１３２の第１面１３１ａ、１３２ａに突き当てられた光
ファイバ１１から出射された光は、非球面ロッドレンズ
１３１、１３２を通過して、第２面１３１ｂ、１３２ｂ
で屈折されてコリメート光となる。

【０１３９】このように四角柱状や六角柱状とすること
によって、複数の非球面ロッドレンズの側面を重ね合わ
せることによって、容易に光ファイバコリメータアレイ
を形成することが可能となる。その実施形態を図１４
（ａ）、図１４（ｂ）に示す。

【０１４０】図１４（ａ）では、四角柱状の非球面ロッ
ドレンズ１３１、１４１が、その側面を利用して、２個
並列に並べられている。また、図１４（ｂ）では、六角
柱状の非球面ロッドレンズ１３２、１４２が、その側面
を利用して、３個並列に並べられている。

【０１４１】このように形成した非球面ロッドレンズア
レイは、レンズの光軸の間隔を精度よく形成することが
可能となり、精度のよい光ビーム間隔を形成することが
可能となり、コリメータレンズアレイや光ファイバコリ
メータアレイを非常に容易に構成することが可能とな
る。

【０１４２】この多角柱状の非球面ロッドレンズを作製
する方法を図１５（ａ）〜図１５（ｃ）に示す。ここで
は、六角柱状を成形する方法について記述する。

【０１４３】図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は非球面ロッ
ドレンズの作製工程を示す図である。

【０１４４】ここで、本実施形態による非球面ロッドレ
ンズの作製方法が、実施の形態２に示した図２と異なる
点は、図１５（ｂ）に示したように、タングステンカー
バイトからなる胴型１５４に、六角成形部１５４ａを設
けた点である。

【０１４５】このように非球面ロッドレンズの外周部分
を形成する金型の一部に六角成形部を設けることによっ
て、六角柱の平面部を有する非球面ロッドレンズを容易
に形成することが可能となる。

【０１４６】但し、多角柱状を成形する際に、レンズ硝
材から金型をうまく離すために、側面部を成形する胴型
１５４を２つ割りにすることも可能である。本実施形態
のように成形方法によって側面部に多角柱状の平面部を
形成すれば、非常に低コストに位置決め用の面を形成す
ることが可能となり、レンズアレイを精度よく作製する
ことが可能となる。

【０１４７】尚、図６（ａ）〜図８（ｂ）に示す単一又
は複数の光ファイバをガイドするためのガイド穴を、例
えば、図９〜図１５（ｃ）に示す非球面ロッドレンズに
形成した構成も本願発明の範囲に含まれることは言うま
でもない。

【０１４８】（実施の形態９）次に、図１６（ａ）〜図
１６（ｄ）、図２２（ａ）、図２２（ｂ）の本発明の非
球面ロッドレンズの一実施形態について説明する。

【０１４９】図１６（ａ）に示す非球面ロッドレンズ１
６１は、光軸に対して斜めに形成された第１面１６１ａ
と、非球面形状による第２面１６１ｂからなる。

【０１５０】この第１面１６１ａは、光ファイバ１１側
への、反射による戻り光の発生を防止するために傾斜面
となっている。この非球面ロッドレンズは、例えば、外
径１ｍｍで長さが３ｍｍ程度や外径が２．５ｍｍで長さ
が４．５ｍｍと非常に小型なロッドレンズとなってい
る。

【０１５１】ここで、形成される第１面の角度θは６度
〜８度が一般的であるが、８度以上で、１０度や１２度
に設計することも可能である。従って、第１面の角度θ
は、６度、７度、８度、１０度、１２度等が可能であ
り、さらに大きな角度も設計可能である。

【０１５２】尚、図１６（ａ）の実施形態では第１面１
６１ａを傾斜平面として形成した非接触タイプの非球面
ロッドレンズを示した。これに対して、図１６（ｂ）の
例では、ＡＰＣ（Angled Physical Contact）研磨を施
したフェルールにＰＣ接続できるように、傾斜角度を付
けてＰＣ形状に第１面を形成した、接触タイプの非球面
ロッドレンズを示す。

【０１５３】さらに、図１６（ｃ）には、第１面の一部
を傾斜面に形成した非球面ロッドレンズを示している。
図１６（ｃ）のような第１面を形成すると、図１６
（ｄ）に示したように斜め研磨を施したフェルール１６
４や光ファイバと接続するのに物理接触（Physical Con
tact）が取り易く、光接続において反射損失が小さくな
り有効である。

【０１５４】ここで、光ファイバの端面処理について説
明する。光ファイバの端面処理は主に４種類の方法があ
り、一般にフェルールやキャピラリに固定した上で、平
面研磨、凸面研磨（ＰＣ研磨）、精密凸面研磨（精密Ｐ
Ｃ研磨）、斜め研磨等がある。コネクタ端面の平面研磨
は、後方反射を約−１６ｄＢ（４％）に減らし、凸面研
磨であるＰＣ研磨はわずかにカーブした表面を持ち、フ
ァイバコネクタ同士を繋ぐ場合には、その端面を物理的
に接触させることができる。

【０１５５】これによって、屈折率の異なる空気の介在
を最小にし、反射減衰量を３０〜４０ｄＢに抑えること
が可能になる。

【０１５６】凸面（ＰＣ）研磨は、多くの用途において
最もよく用いられるコネクタ端面処理の方法である。さ
らに、精密凸面研磨（アドバンストＰＣ研磨）は、コネ
クタ端面の品質をさらに向上させるために、研磨工程を
増やしており、後方反射は４０〜５５ｄＢになる。

【０１５７】このような研磨は高速デジタル光通信シス
テムに用いられる。また、斜め研磨は、端面に角度をつ
けて研磨する方法で、角度付きＰＣ研磨は、前述したよ
うに、一般に端面に６〜８度の傾斜を与えながら、ＰＣ
研磨を施したものである。この場合も、光ファイバのコ
アは互いに接触するが、反射光はある角度をもって反射
し、もう一方の光ファイバのコアを外れるので反射減衰
量は６０ｄＢ以下になる。

【０１５８】従って、本実施の形態の図１６（ａ）で
は、光ファイバの端面が光軸に垂直な平面であるものに
ついて示しているが、光ファイバ端面での反射戻り光を
防止するために、図１６（ｄ）に示す様に端面１６５ａ
が、斜め研磨された光ファイバを用いて、図１６（ａ）
に示された非球面ロッドレンズと組み合わせることも可
能である（図２２（ａ）参照）。又、斜めＰＣ研磨され
た光ファイバと組み合わせるために、図１６（ｂ）に示
された非球面ロッドレンズを組み合わせることも可能で
ある。その場合、特に図１６（ａ）〜（ｃ）に示した傾
斜角θが６〜８度の場合には、ＰＣ接続が容易で、戻り
光が低減され、前述したファイバコリメータやデュアル
ファイバコリメータ等に対しても格別の効果が得られ
た。

【０１５９】図２２（ａ）は、図１６（ｄ）に示す光フ
ァイバ端面１６５ａと図１６（ａ）に示すレンズの第１
面１６１ａが、共に接触しないで、所望の距離Ｙを隔て
て配置されている場合について示している。この場合、
その非球面形状の設計は、非球面ロッドレンズ１６１の
出射側から、即ち、第２面１６１ｂの右手方向からコリ
メート光が入ってきた時に、その焦点位置が、フェルー
ル１６５に内蔵された光ファイバの端面１６５ａに形成
される様に設計する。即ち、非球面ロッドレンズの第２
面１６１ｂの前側焦点が、光ファイバ端面１６５ａに形
成される様に非球面形状を設計することが重要である。

【０１６０】ここで、光ファイバ端面１６５ａの傾斜角
θと、斜めに成形された非球面ロッドレンズの入射端面
１６１ａの傾斜角θは、同じ角度である場合もあるが、
必ずしも同じ角度である必要はなく、反射戻り光が光フ
ァイバに戻らない様な関係であればよい。特に、入射側
光ファイバの端面は、一般に８度の斜め研磨を施される
ことが多いので、それに対して成形によって作製される
非球面ロッドレンズの第１面は、４度から９度に設計す
ることが好ましい。

【０１６１】ここで、一般に平行光とは、有限の大きさ
をもつ物体があり、その各面から出た光線が平行になっ
ている状態と、無限小の物体があり、その点から出射さ
れた光が全て平行になっている状態との２つの意味を有
している。

【０１６２】従って、光ファイバ端面や光源は、一般に
有限の大きさを持ち、理想的な点光源ではないので、レ
ンズからの出射光は、広がってしまうことに注意を要す
る。直径Ａの光源から出る光を、焦点距離ｆのレンズで
平行光に変換する場合、平行光の発散角（全角）はＡ／
ｆ（ラジアン）と表される。光源上の１点から出た光ビ
ームは平行にできても、その光ビームを光源の他の１点
から出た光ビームとは有限の角をなすために出射光は広
がってしまう。

【０１６３】従って、有限の大きさの光源からできるだ
け発散角の小さい光ビームを実現するには、焦点距離の
長いレンズを設計し、入射光が半導体レーザやシングル
モードファイバからの放射光の様にガウスビームの場合
には、ビームウェストがレンズの第２面からできるだけ
遠い距離に形成される様に第２面の非球面形状を設計す
ることが重要である。

【０１６４】更に、図２２（ｂ）は、図１６（ｂ）のフ
ァイバ接触部を拡大した図である。この場合には、光フ
ァイバの先端部１１ａが、所定の角度を有する斜めの曲
面、即ち、ＡＰＣ（Angled Physical Contact）研磨を
施されている。その光ファイバ端面１１ａが、同様に角
度θの傾斜角を有する斜め曲面状（１６２ａ）に成形さ
れた非球面ロッドレンズ１６２に接触している。この場
合には、非球面ロッドレンズの第２面からの透過光はコ
リメート光となっており、その第２面である出射面１６
２ｂの非球面形状は、第２面の前側焦点が第１面（１６
２ａ）上における光ファイバ端面が接触する位置１６０
１に形成される様に設計する。

【０１６５】この第１面が傾斜面である非球面ロッドレ
ンズを作製する方法を図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示
す。

【０１６６】図１７（ａ）、図１７（ｂ）は、非球面ロ
ッドレンズの作製工程を示す図である。

【０１６７】ここで、本実施形態による非球面ロッドレ
ンズの作製方法が、実施の形態２に示した図２と異なる
点は、図１７（ａ）に示したように、タングステンカー
バイトからなる上金型１７２に、傾斜面を形成するため
の斜面部１７２ａを設けた点である。

【０１６８】このように斜面を形成したい面の金型に斜
面部１７２ａを設けることによって、第１面を傾斜面と
した非球面ロッドレンズを容易に成形することが可能と
なる。非球面ロッドレンズに傾斜面を形成するには、作
製後に精密研磨も考えられるが、本実施形態のように成
形方法によって一度に成形すれば、非常に低コストに第
１面を傾斜面として非球面ロッドレンズを形成すること
が可能となる。

【０１６９】尚、上述した本実施の形態の非球面ロッド
レンズの製造方法において、金型に傾斜面１７２ａを設
けた構成は、つぎの様に説明することが出来る。即ち、
胴型１７４は、非球面ロッドレンズの光軸に対応する長
軸（図示省略）を有しており、上金型１７２の傾斜面１
７２ａ（本発明の第１型の第１形状の端部に対応する）
が、胴型１７４の前記長軸と直交する面に対して所定の
角度（図１７に示す角度θに対応する）を有している構
成である。

【０１７０】尚、上金型の傾斜面は、平面に限らず、例
えば、図２２（ｂ）に示す非球面ロッドレンズを製造す
る場合は、第１面（１６２ａ）に対応した曲面形状とな
り、この場合は、上記所定の角度は、図２２（ｂ）に示
す角度θに対応する。

【０１７１】また、図１６（ｂ）に示した第１面が斜め
ＰＣ面や、図１６（ｃ）に示した第１面が一部斜め面に
形成された非球面ロッドレンズも、本実施形態によれば
容易に成形することが可能となり、金型の非球面形状を
再現性よく精密に転写できるので、非常に低コストに量
産性よく非球面ロッドレンズを作製することが可能とな
る。

【０１７２】なお、これまで述べた非球面ロッドレンズ
の成形方法において、タングステンカーバイドからなる
成形金型について述べたが、レンズ硝材によって、ガラ
ス成形が可能であれば低膨張の結晶化ガラス等別の材料
からなる成形金型を用いて非球面ロッドレンズを成形す
ることも可能である。

【０１７３】（実施の形態１０）図１８（ａ）は、本発
明の非球面ロッドレンズの一実施形態について示してい
る。

【０１７４】図１８（ａ）に示す非球面ロッドレンズ
は、集光ビーム用非球面ロッドレンズ１８１である。

【０１７５】本実施形態がこれまでに説明した実施形態
と異なる点は、光結合系がコリメート光学系ではなく、
集光ビーム光学系、または共焦点光学系で構成されてい
る点である。光機能デバイスを構成するにはコリメート
光学系がよく適用されるが、必ずしもコリメート光学系
ではなく、集光ビーム光学系によって光結合系を構成す
ることも可能である。

【０１７６】図１８（ａ）に示したように、集光ビーム
用非球面ロッドレンズ１８１を用いることによって、光
ファイバ１１から出射された光が集光ビーム１８３に変
換されていることが分かる。

【０１７７】従って、非球面ロッドレンズにおいて、屈
折率やレンズ長さ（厚み）、非球面形状を適切に設計す
れば、これまでの実施形態で記述した非球面ロッドレン
ズを、コリメータレンズとして使用するだけでなく、集
光ビームを形成する非球面ロッドレンズとして使用する
ことも可能である。

【０１７８】具体的には、第２面１８１ｂの焦点が、第
１面１８１ａ上における光ファイバ１１の放射端子が接
触する位置よりも非球面ロッドレンズ１８１の内側に形
成される様に、設計することが重要である。

【０１７９】図１８（ｂ）は、集光ビーム光学系で光結
合系を構成した場合を示す。このような共焦点光学系で
光機能デバイス用に光結合系を構成することも可能であ
り、その際に、屈折率やレンズ長さ（厚み）、非球面形
状を検討して、これまで詳しく述べた本発明の非球面ロ
ッドレンズを適用することも、結合効率、位置決め精
度、組み立て容易性の点から非常に有効である。

【０１８０】（実施の形態１１）これまで述べた非球面
ロッドレンズの実施形態では、レンズ硝材として、ガラ
ス材料について述べたが、金型や加熱温度、時間、レン
ズ硝材の仕込み量や注入の仕方を工夫すれば、プラスチ
ック材料や樹脂材料等を用いることも可能である。

【０１８１】但し、レンズ硝材として、プラスチック材
料や樹脂材料を用いた場合には、射出成形法や射出圧縮
成形法を用いて、本実施形態に示した非球面ロッドレン
ズを作製することも可能である。

【０１８２】さらに、本実施形態に示した金型成形方法
によってプレスレンズを作製することも可能である。

【０１８３】この場合には、成形した後に、プラスチッ
クや樹脂材料が型離れし易い金型を選択する必要があ
り、例えばガラス材料を用いた金型で成形することも精
度良く非球面形状を転写するのに有効である。

【０１８４】（実施の形態１２）実施の形態１で述べた
ように、非球面ロッドレンズのレンズ硝材の屈折率を光
ファイバのコア屈折率に等しくすれば、反射率が低減さ
れ、光ファイバと本願発明のレンズを接続する際に格別
の効果が認められた。

【０１８５】実施の形態１では、単一モード光ファイバ
のコア屈折率を考慮して、屈折率を１．４６から１．４
８としているが、種々の光ファイバのコア屈折率に近い
値であれば、他の屈折率を有する光学ガラスでも同様に
反射率を低減することが可能である。

【０１８６】従って、光結合する光ファイバによって、
そのコア屈折率にほぼ等しい屈折率を選択してレンズ硝
材を決定し、容易に非球面レンズを成形することが可能
である。

【０１８７】また、実施の形態１で述べたように、非球
面ロッドレンズの両面に無反射コート（ＡＲコート）を
形成しても、挿入損失を低減することができ、高性能な
光機能デバイスを構成するのに効果があった。

【０１８８】図２０（ａ）にＡＲコートを形成した非球
面ロッドレンズについて示す。

【０１８９】非球面ロッドレンズ２０１の第１面２０１
ａと第２面２０１ｂの両面にＡＲコート２０１ｃが形成
されている。このように非球面ロッドレンズ２０１にＡ
Ｒコート２０１ｃを施せば、光機能デバイスを構成する
場合に、非球面レンズ側は屈折率の異なる界面、例えば
空気層に接するので、その界面での反射損失を低減する
のに格別の効果があった。

【０１９０】次に、非球面ロッドレンズに対するメタラ
イズ加工について、図２０（ｂ）に示す。

【０１９１】固定基板等にレンズを固定するために、非
球面ロッドレンズ２０２の外周面（側面）に半田固定や
接合固定用にメタライズ層（金属被覆層）２０２ｃを蒸
着法等によって成膜すれば、非球面ロッドレンズを固定
し易く、製造上極めて効果があった。

【０１９２】ここで、金属被覆層２０２ｃとしては、Ｎ
ｉを標準コーティング材料として、Ａｕ、Ｆｅ、Ｃｕ、
Ａｇ、Ｓｎ等の合金のコーティングが可能であった。特
に、半田固定を考えた場合には、Ｎｉ−Ａｕ合金や、Ｎ
ｉ−Ｆｅ合金が効果的であり、側面全面でなくとも、側
面の一部に金属被覆を形成するだけでも組み立てが容易
となり、格別の効果が認められた。

【０１９３】さらに、非球面ロッドレンズに対する波長
フィルタ加工について、図２０（ｃ）に示す。

【０１９４】本実施形態は、図２０（ｃ）から分かるよ
うに、非球面ロッドレンズ２０３に対して、光ファイバ
１１からの光が出射する第２面に誘電体多層膜による波
長フィルタ２０３ｃが形成されていることを特徴とす
る。

【０１９５】このように波長フィルタを非球面ロッドレ
ンズに形成することによって、レンズに光の波長選択機
能を付加することが可能となる。光機能デバイスとし
て、波長フィルタを作製する際に、従来１対の光ファイ
バコリメータと光フィルタを組み立てる必要があった
が、この波長フィルタを形成された非球面ロッドレンズ
を用いることによって、光フィルタを省略することが可
能となり、組み立てが非常に簡素化され、波長フィルタ
の小型化も実現できる。

【０１９６】波長フィルタは、通常光学特性（屈折率）
の異なる２種以上の材料を交互に周期的に積層させて構
成し、積層構造によって光波の透過特性を制御する。

【０１９７】各層は対象とする光波に対して光路長（＝
屈折率×厚さ×ｃｏｓ（入射角））が４分の１波長とな
るように設定するのが一般的である。

【０１９８】ここでは、誘電体多層膜の材料として、高
屈折材料にＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂やＮｂ₂Ｏ₃、低
屈折材料にＳｉＯ₂等、また中間物質としてＡｌ₂Ｏ₃を
用いて波長フィルタを形成した。作製方法としては、例
えば、蒸着、スパッタ、化学気相堆積等の方法が用いら
れているが、本実施形態では、光学特性をモニターしな
がらデュアルイオンビームスパッタ（ＤＩＢＳ）法を用
いて波長フィルタを作製した。

【０１９９】また、非球面ロッドレンズに波長フィルタ
を形成する場合は、非球面ロッドレンズのレンズ長さ
（厚さ）が短く、レンズ直径の小さいレンズ、即ち直径
２ｍｍ以下の非球面ロッドレンズが、出射ビーム径が小
さくなり、近軸領域で屈折される。そのため、収差の影
響が少なく、かつ光ビームの波長フィルタへの入射角依
存性が問題とならないので、波長分割多重光通信用フィ
ルタ等に格別の効果が認められた。

【０２００】（実施の形態１３）また、これまで述べた
非球面ロッドの実施形態では、光の入力手段として主に
光ファイバについて記述したが、光ファイバの変わりに
半導体レーザー（ＬＤ）、ＬＥＤ、面発光レーザー（Ｖ
ＣＳＥＬ）等の光源を適用することも可能である。

【０２０１】但し、ＬＤ光源の場合には、光が放射する
開口数（ＮＡ）が異なるので、光ファイバの場合とは異
なる最適な非球面形状の設計が必要である。

【０２０２】以上に述べたように、本発明の非球面ロッ
ドレンズは、収差の影響を受けず、光軸調整が容易で、
光ビームの平行性（コリメーション）や集光性が良好、
即ち、コリメート光が長く形成でき、または容易に集光
ビーム光学系が構成できるので、光結合系において結合
効率が高いレンズを提供することが可能となる。

【０２０３】また、レンズアレイや光ファイバコリメー
タアレイを容易に形成することが可能となる。それによ
り、低コストで、高性能、小型な光機能デバイスが実現
できるレンズとその作製方法を提供する。

【０２０４】本願に記載した非球面ロッドレンズは、光
通信分野だけでなく、光実装回路基板、或いは画像情報
処理装置や液晶表示装置にも幅広く、光結合や光信号処
理用、光ビーム変換用として適用することが可能とな
る。

【０２０５】尚、上記実施の形態では、光ファイバから
の光を非球面ロッドレンズによりコリメート光又は集光
ビームに変換する場合を中心に説明したが、これに限ら
ず例えば、所定の光源として面発光レーザ等の光源を用
いる構成でもよい。この様な構成でも、上記と同様の効
果を発揮する。

【０２０６】上記構成によれば、光結合系において、結
合効率が高い非球面ロッドレンズを実現することが可能
となり、非常に容易に低コストで量産性のよい作製方法
を提供することが可能となる。また、光ファイバとの接
続も容易であるので、光機能デバイスの小型化、アレイ
化、高性能化を実現することが可能となる。

【０２０７】

【発明の効果】以上述べたことから明らかなように、本
発明によれば、光結合系において、結合効率が高い非球
面ロッドレンズ、及びその製造方法を提供することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非球面ロッドレンズの一実施例を示す
図

【図２】（ａ）、（ｂ）：本発明の非球面ロッドレンズ
の作製方法の一実施例を示す図

【図３】本発明の非球面ロッドレンズの一実施例を示す
図

【図４】本発明の非球面ロッドレンズの一実施例を示す
図

【図５】本発明の非球面ロッドレンズの一実施例を示す
図

【図６】図６（ａ）〜図６（ｅ）：本発明の非球面ロッ
ドレンズの例を示す図

【図７】（ａ）、（ｂ）：本発明の非球面ロッドレンズ
の一実施例を示す図（ｃ）：本発明のデュアルファイバコリメータの斜視図

【図８】（ａ）、（ｂ）：本発明の非球面ロッドレンズ
の作製方法の一実施例を示す図

【図９】（ａ）〜（ｃ）：本発明の非球面ロッドレンズ
の一実施例を示す図

【図１０】（ａ）〜（ｃ）：本発明の非球面ロッドレン
ズの作製方法の一実施例を示す図

【図１１】（ａ）、（ｂ）：本発明の非球面ロッドレン
ズの一実施例を示す図

【図１２】（ａ）〜（ｃ）：本発明の非球面ロッドレン
ズの作製方法の一実施例を示す図

【図１３】（ａ）、（ｂ）：本発明の非球面ロッドレン
ズの一実施例を示す図

【図１４】（ａ）、（ｂ）：本発明の非球面ロッドレン
ズアレイの一実施例を示す図

【図１５】（ａ）〜（ｃ）：本発明の非球面ロッドレン
ズの作製方法の一実施例を示す図

【図１６】（ａ）〜（ｃ）：本発明の非球面ロッドレン
ズの一実施例を示す図

【図１７】（ａ）、（ｂ）：本発明の非球面ロッドレン
ズの作製方法の一実施例を示す図

【図１８】（ａ）、（ｂ）：本発明の非球面ロッドレン
ズの一実施例を示す図

【図１９】（ａ）、（ｂ）：種々のレンズの挿入損失の
距離依存性を示す図

【図２０】（ａ）〜（ｃ）：本発明の非球面ロッドレン
ズの一実施例を示す図

【図２１】（ａ）〜（ｃ）：従来の非球面レンズの概略
図

【図２２】（ａ）：本発明の非球面ロッドレンズの一実
施例を示す図（ｂ）：図１６（ｂ）に示す光ファイバ接触部の拡大図

【符号の説明】

１１入射側光ファイバ１２，３１，４１，５１，５４，６１，７１，９１，１
１１非球面ロッドレンズ１２ａ，６１ａ，７１ａ，９１ａ，１１１ａ第１面
（入射面）１２ｂ，６１ｂ，７１ｂ，９１ｂ，１１１ｂ第２面
（出射面）１３コリメート光１４出射側光ファイバ２１，８１，１０１，１２１レンズ硝材２２，８２，１０２，１２２上金型２３，８３，１０３，１２３下金型２４，８４，１０４，１２４胴型２５，８５，１０５，１２５スペーサ３２，４２フェルール３３，４３，５２，５５，１６５キャピラリ４４，５３，５６スリーブ５７光機能素子６１ｃ，６２ｃ，６３ｃ，６４ｃ，７１ｃ光ファイバ
ガイド穴８２ａ凸部９１ｃ溝部９２，１１２固定基板１０４ａ凸部１１１ｃ平面形状１２４ａ平面部１３１四角柱状非球面ロッドレンズ１３２六角柱状非球面ロッドレンズ１５４六角柱状胴型１６１，１６２，１６３斜面付き非球面ロッドレンズ１６４斜め研磨フェルール１７２斜め成形上金型１８１集光ビーム用非球面ロッドレンズ１８３集光ビーム１９１，１９２，２０１，２０２，２０３非球面ロッ
ドレンズ２０１ｃＡＲコート２０２ｃ金属薄膜（メタライズ加工）２０３ｃ波長フィルタ２１１両凸レンズ２１２フランジ２１３フェルール２１４コリメータケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森岡一夫京都府京田辺市大住浜55番12 松下日東電器株式会社内Ｆターム(参考） 2H037 AA01 CA12 CA15 CA18 CA19 DA04 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の光源から又は光ファイバの放射端
子から放射される光を所定の光に変換する非球面ロッド
レンズであって、前記光源又は放射端子が接触する、球面又は平面形状を
有する第１面と、前記第１面に実質上対向し、前記光源又は光ファイバか
らの放射光をコリメート光又は集光ビームに変換して透
過させる非球面形状を有する第２面と、を備えた非球面
ロッドレンズ。
【請求項２】前記第１面には、前記光ファイバの放射
端子が接触されており、前記第２面からの前記透過光が前記コリメート光であ
り、前記第２面は、前記第１面上における前記放射端子が接
触する位置に焦点を有する請求項１記載の非球面ロッド
レンズ。
【請求項３】前記第１面には、前記光ファイバの放射
端子が接触されており、前記第２面からの前記透過光が前記集光ビームであり、前記第２面の焦点は、前記第１面上における前記放射端
子が接触する位置よりも前記非球面ロッドレンズの内側
に形成される請求項１記載の非球面ロッドレンズ。
【請求項４】前記非球面ロッドレンズは、所定の外径
を有する実質上円柱形状であり、前記非球面ロッドレンズの外径が、前記光ファイバを接
着固定するためのフェルール外径と実質上同じである請
求項２又は３に記載の非球面ロッドレンズ。
【請求項５】請求項１記載の非球面ロッドレンズの製
造方法であって、レンズ硝材が可塑性を生じる所定温度まで加熱する第１
工程と、前記加熱したレンズ硝材をレンズ形状に成形型を用いて
加圧成形する第２工程と、前記所定温度からレンズ材質の転移点まで前記レンズ材
質を加圧、冷却しながらレンズ両面を一体形成する第３
工程と、前記成形したレンズ材質を転移点以下に冷却する第４工
程と、を備えた非球面ロッドレンズの製造方法。
【請求項６】所定の光源又は光ファイバの放射端子か
ら放射される光を所定の光に変換する非球面ロッドレン
ズであって、前記光源を複数挿入するための、又は前記光ファイバの
放射端子を複数挿入するためのガイド穴を有する第１面
と、前記第１面に実質上対向し、前記光源又は前記光ファイ
バからの放射光をコリメート光又は集光ビームに変換し
て透過させる非球面形状を有する第２面と、を備えた非
球面ロッドレンズ。
【請求項７】前記第２面からの前記透過光が前記コリ
メート光であり、前記第２面の焦点は、前記ガイド穴の実質上底面の位置
に形成される請求項６記載の非球面ロッドレンズ。
【請求項８】前記第２面からの前記透過光が前記集光
ビームであり、前記第２面の焦点は、前記ガイド穴の実質上底面の位置
よりも前記非球面ロッドレンズの内側に形成される請求
項６記載の非球面ロッドレンズ。
【請求項９】前記ガイド穴は、前記光ファイバの放射
端子を２つ並列に挿入するための穴であり、デュアルファイバコリメータを構成した請求項７に記載
の非球面ロッドレンズ。
【請求項１０】請求項６記載の非球面ロッドレンズの
製造方法であって、レンズ硝材が可塑性を生じる所定温度まで加熱する第１
工程と、前記加熱したレンズ硝材をレンズ形状に成形型を用いて
加圧成形する第２工程と、前記所定温度からレンズ材質の転移点まで前記レンズ材
質を加圧、冷却しながらレンズ両面を一体形成する第３
工程と、前記成形したレンズ材質を転移点以下に冷却する第４工
程と、を備え、前記第１面を成形する成形型の面に、前記ガイド穴を成
形するための突起部が設けられている非球面ロッドレン
ズの製造方法。
【請求項１１】前記非球面ロッドレンズの外形は、実
質上円柱形状であり、その円柱形状の外周部の一部に溝
部、又は、平面部が設けられている請求項１又は６に記
載の非球面ロッドレンズ。
【請求項１２】前記非球面ロッドレンズの外周部は、
実質上多角柱形状である請求項１又は６に記載の非球面
ロッドレンズ。
【請求項１３】前記非球面ロッドレンズの外周部に対
応する前記成形型の面は実質上円筒面状であり、その円
筒面状の面の一部に、溝部形成用の凸部又は平面部形成
用の平面部が設けられている請求項５又は１０記載の非
球面ロッドレンズの製造方法。
【請求項１４】前記非球面ロッドレンズの外周部に対
応する前記成形型の面は実質上多角柱の筒状である請求
項５又は１０記載の非球面ロッドレンズの製造方法。
【請求項１５】所定の光源から又は光ファイバの放射
端子から放射される光を所定の光に変換する非球面ロッ
ドレンズであって、前記光源又は放射端子からの光が入射する面であって、
前記入射光の光軸に垂直な面に対して所定の傾斜角を有
する第１面と、前記第１面に入射した前記光をコリメート光又は集光ビ
ームに変換して透過させる非球面形状を有する第２面
と、を備えた非球面ロッドレンズ。
【請求項１６】前記第１面は、前記光ファイバの放射
端子と接触していない請求項１５に記載の非球面ロッド
レンズ。
【請求項１７】前記第２面からの前記透過光が前記コ
リメート光であり、前記第２面の焦点は、前記光ファイ
バの放射端子面に形成される請求項１６記載の非球面ロ
ッドレンズ。
【請求項１８】前記第１面は、前記光ファイバの放射
端子と接触している請求項１５に記載の非球面ロッドレ
ンズ。
【請求項１９】前記第１面が球面又は非球面であり、
前記光ファイバの放射端子の端面が、前記傾斜角に対応
した傾斜角を有する（１）平面、（２）球面又は（３）
非球面である請求項１８に記載の非球面ロッドレンズ。
【請求項２０】前記第２面からの前記透過光が前記コ
リメート光であり、前記第２面の焦点は、前記第１面上における前記放射端
子が接触する位置に形成される請求項１９記載の非球面
ロッドレンズ。
【請求項２１】前記第２面からの前記透過光が前記集
光ビームであり、前記第２面の焦点は、前記第１面よりもレンズの内側に
形成される請求項１９記載の非球面ロッドレンズ。
【請求項２２】前記傾斜角が、６度、８度、又は１２
度である請求項１５記載の非球面ロッドレンズ。
【請求項２３】請求項１５記載の非球面ロッドレンズ
の製造方法であって、レンズ硝材が可塑性を生じる所定温度まで加熱する第１
工程と、前記加熱したレンズ硝材をレンズ形状に成形型を用いて
加圧成形する第２工程と、前記所定温度からレンズ材質の転移点まで前記レンズ材
質を加圧、冷却しながらレンズ両面を一体形成する第３
工程と、前記成形したレンズ材質を転移点以下に冷却する第４工
程と、を備え、前記第１面を成形する成形型の面が、前記光軸に垂直な
面に対して傾斜している非球面ロッドレンズの製造方
法。
【請求項２４】前記非球面ロッドレンズのレンズ硝材
が、前記光ファイバのコア屈折率に等しいレンズ硝材で
ある請求項１，６又は１５に記載の非球面ロッドレン
ズ。
【請求項２５】前記非球面ロッドレンズの前記第１面
と前記第２面に無反射コートが形成されている請求項
１，６又は１５に記載の非球面ロッドレンズ。
【請求項２６】前記非球面ロッドレンズの外周部に金
属薄膜が形成されている請求項１，６又は１５に記載の
非球面ロッドレンズ。
【請求項２７】前記非球面ロッドレンズの前記第２面
の非球面部に波長フィルタが形成されている請求項１，
６又は１５に記載の非球面ロッドレンズ。
【請求項２８】前記非球面ロッドレンズのレンズ材質
がガラス材料又は樹脂材料である請求項１，６又は１５
に記載の非球面ロッドレンズ。
【請求項２９】第１開口と、その第１開口に対向した
第２開口を含む胴型にレンズ硝材を配置するＡ行程と、前記レンズ硝材を、可塑性を生じる温度まで加熱するＢ
行程と、第１形状の端部を有する第１型を、前記胴型の前記第１
開口にスライドさせるＣ行程と、非球面形状の凹部を有する第２形状の端部を有する第２
型を、前記胴型の前記第２開口にスライドさせるＤ行程
と、前記第１型の前記第１形状の端部と前記第２型の前記第
２形状の端部との間で前記加熱されたレンズ硝材を加圧
し、非球面ロッドレンズを形成するＥ行程と、前記非球面ロッドレンズを所定温度以下に冷却するＦ行
程とを備え、前記第１型の前記第１形状の端部が、球面又は平面であ
る非球面ロッドレンズの製造方法。
【請求項３０】第１開口と、その第１開口に対向した
第２開口を含む胴型にレンズ硝材を配置するＡ行程と、前記レンズ硝材を、可塑性を生じる温度まで加熱するＢ
行程と、第１形状の端部を有する第１型を、前記胴型の前記第１
開口にスライドさせるＣ行程と、非球面形状の凹部を有する第２形状の端部を有する第２
型を、前記胴型の前記第２開口にスライドさせるＤ行程
と、前記第１型の前記第１形状の端部と前記第２型の前記第
２形状の端部との間で前記加熱されたレンズ硝材を加圧
し、非球面ロッドレンズを形成するＥ行程と、前記非球面ロッドレンズを所定温度以下に冷却するＦ行
程とを備え、前記第１型の前記第１形状の端部が、少なくとも一つの
凸部を有しており、前記Ｅ行程は、前記レンズ硝剤を前記第１形状の端部に
設けられた凸部に加圧し、前記非球面ロッドレンズに少
なくとも一つのガイド穴を形成する行程を含む非球面ロ
ッドレンズの製造方法。
【請求項３１】前記胴型の内面は、前記内面の長手部
に沿って、三角形状部又は平面部を含み、前記Ｅ行程は、前記レンズ硝剤を、前記胴型の前記内面
の前記三角形状部又は平面部に加圧し、前記非球面ロッ
ドレンズに所定の形状を形成する行程を含む請求項２９
又は３０に記載の非球面ロッドレンズの製造方法。
【請求項３２】前記胴型の内面は、その断面が所定の
多角形形状を有する多角柱の筒状であり、前記胴型の前記第１開口は、前記所定の多角形形状を有
している請求項２９又は３０に記載の非球面ロッドレン
ズの製造方法。
【請求項３３】第１開口と、その第１開口に対向した
第２開口を含む胴型にレンズ硝材を配置するＡ行程と、前記レンズ硝材を、可塑性を生じる温度まで加熱するＢ
行程と、第１形状の端部を有する第１型を、前記胴型の前記第１
開口にスライドさせるＣ行程と、非球面形状の凹部を有する第２形状の端部を有する第２
型を、前記胴型の前記第２開口にスライドさせるＤ行程
と、前記第１型の前記第１形状の端部と前記第２型の前記第
２形状の端部との間で前記加熱されたレンズ硝材を加圧
し、非球面ロッドレンズを形成するＥ行程と、前記非球面ロッドレンズを所定温度以下に冷却するＦ行
程とを備え、前記胴型は、前記非球面ロッドレンズの光軸に対応する
長軸を有しており、前記第１型の前記第１形状の端部が、前記胴型の前記長
軸と直交する面に対して所定の角度を有している非球面
ロッドレンズの製造方法。