JP4776498B2

JP4776498B2 - レンズアレイを用いた光学装置

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Publication number: JP4776498B2
Application number: JP2006292063A
Authority: JP
Inventors: 真一竹内; 保赤司; 宏史青田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2011-09-21
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Description

本発明は、光通信に利用されるレンズアレイを用いた光学装置に関し、特に、レンズアレイの各ポートから出射される光ビームが共通のレンズを用いて略一点に集光される光学装置に関する。

近年、幹線系の光信号の高速化に伴い、光クロスコネクト装置等における光スイッチ機能についても１０Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）を超える超高速の光信号を取り扱う必要が生じている。また、波長分割多重（Wavelength Division Multiplex：ＷＤＭ）伝送技術における波長多重数の増加により、光スイッチングの規模も莫大なものとなりつつある。

このような背景の中、大規模光スイッチに好適なＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術によるマイクロティルトミラーアレイを用いた光スイッチの開発が進められている（例えば、下記の非特許文献１および特許文献１参照）。

図１０は、従来のレンズアレイを使用した光スイッチの構成例を示した図である。また、図１１は、図１０の点線で囲んだＡ部の付近を拡大して示した図である。

図１０および図１１において、光スイッチは、ファイバアレイ１１１、ガラスブロック１１２および複数のレンズ１１３から構成されるレンズアレイ１１０と、該レンズアレイ１１０から出射される各光ビームをＭＥＭＳミラー１５０に集光させる複合レンズ１３０と、を備える。この光スイッチでは、ファイバアレイ１１１から出射された光ビームが、ガラスブロック１１２に入射され、該ガラスブロック１１２中を広がりながら進む。ガラスブロック１１２中を通過した光ビームは、対応するレンズ１１３により集光され、ここでは例えば平行ビームとなる。そして、レンズ１１３から出射された平行ビームは、複合レンズ１３０を通り、ＭＥＭＳミラー１５０へ集光される。これにより、レンズアレイ１１０の各レンズ１１３に対応した任意のポートから出射される光ビームを、ＭＥＭＳミラー１５０のミラー部を傾けることで、レンズアレイ１１０の別のポートに入射させることができ、光路の切り替えを行うことが可能になる。
D.T. Neilson et al., "Fully provisioned 112×112 micro-mechanical optical crossconnect with 35.8T b/s demonstrated capacity", Optical Fiber Communications Conference (OFC 2000), Postdeadline paper PD-12, March 2000. 国際公開第００／２０８９９号パンフレット

しかしながら、上記のような従来のレンズアレイ１１０を用いて大規模な光スイッチを実現したい場合、ポート数が多くなるほど、複合レンズ１３０にて集光された各光ビームの焦点位置は、複合レンズ１３０に用いられる各レンズの収差（例えば、球面収差や像面湾曲など）の影響を受けてバラツキが大きくなる。各光ビームの焦点位置にバラツキが発生した場合、ＭＥＭＳミラー１５０上でのビーム径が大きくなってしまうので、それを吸収するためにＭＥＭＳミラー１５０のミラー部のサイズを大きくする必要がある。ミラー部のサイズを大きくしてしまうと、ミラーを稼動させる電圧が高くなる上、ミラーの切り替え角度が増す分、光スイッチ全体のサイズも大きくなってしまうという問題点がある。

上記のような問題点に対しては、収差の影響が少ないレンズを使用することが考えられるが、そのようなレンズは高価であり、図１０に示したような複合レンズ１３０の場合にはレンズが２枚必要になるため、光スイッチのコスト増につながってしまうという課題がある。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、レンズアレイの各ポートから出射され共通のレンズで集光された光ビームの焦点位置のバラツキを低コストで抑えることのできるレンズアレイを用いた光学装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のレンズアレイを用いた光学装置は、複数本の光路および該各光路から出射される光ビームをそれぞれ集光可能な複数の第１レンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイの前記各第１レンズから出射される光ビームを共通の第２レンズを用いて略一点に集光させる集光部と、を備えた光学装置において、前記レンズアレイは、前記各光路の光出射端面から前記各第１レンズの光出射端までの距離が、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されているか、または、前記各第１レンズの曲率半径が、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されていることを特徴とする。

このような構成の光学装置では、レンズアレイの各第１レンズから出射される光ビームのビームウェスト位置が、集光部に用いられる第２レンズの収差に応じて個別に最適化されることにより、各々の光ビームの第２レンズの収差に起因した焦点位置のずれが補正されるようになる。

上記のような本発明によれば、集光部に収差の影響が少ない高価なレンズを適用しなくても、レンズアレイの任意のポートから出射される光ビームを略一点に集光させることができるため、レンズアレイを用いた光学装置の低コスト化を図ることが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。

図１は、本発明のレンズアレイを用いた光学装置の第１実施形態の全体構成を示す図である。また、図２は、図１の点線で囲んだレンズアレイの２ポート分に相当するＡ部の付近を拡大して示した図である。

図１および図２において、第１実施形態の光学装置は、例えば、ファイバアレイ１１、ガラスブロック１２および複数の第１レンズ１３からなるレンズアレイ１と、該レンズアレイ１から出射される各光ビームが入射される第２レンズ３と、該第２レンズ３で集光された光ビームがミラー部に照射されるＭＥＭＳミラー５と、を備え、光スイッチとして機能する。

ファイバアレイ１１は、光ファイバを多芯化したものであり、例えば、複数本の光ファイバがＶ溝基板などを利用して固定され、各々の端面が所要の位置に配列されるようにしたものである。なお、ここでは複数本の光ファイバをアレイ化した構成例を示したが、本発明はこれに限らず、例えば複数本の光導波路が所要の位置に形成された基板などを上記のファイバアレイ１１の代わりに用いることも可能である。

ガラスブロック１２は、ここではファイバアレイ１１の光出射端面に接合された１枚のガラス板１２Ａからなり、ファイバアレイ１１の各光ファイバから出射される光ビームがガラス板１２Ａ中を広がりながら伝搬する（図２参照）。ガラス板１２Ａは、その厚さに応じて光ビームの透過距離を調整する機能を持つと共に、ファイバアレイ１１との接合面に対向する表面が各光ビームに対応した各第１レンズ１３の実装面になる。

各第１レンズ１３は、ガラス板１２Ａを透過した光ビームを集光するためのレンズであり、ここでは例えば、入射ビームを略平行な光ビームに変換するコリメータレンズが、ガラス板１２Ａの実装面に、各々の光ビームの到達位置にそれぞれ対応させて固定されている。なお、各第１レンズ１３を通った光ビームは、理想的には平行光となるのでビームウェスト（ビーム径が最小になる点）は存在しないことになるが、レンズの精度や実装状態等により完全な平行ビームを実際に得ることは非常に難しく、平行光からの僅かなずれにより有意なビームウェストが存在していると考えることができる。このビームウェストの位置（第１レンズ１３の先端からビーム径が最小になる点までの距離）は、ガラス板１２Ａの厚さを含めた第１レンズ１３の厚さと、第１レンズ１３の曲率半径とに応じて変化する。この特性に注目し、ここでは図２に示すように、ファイバアレイ１１とガラス板１２Ａの接合面から各第１レンズ１３Ａ，１３Ｂの先端までの距離（以下、「レンズ厚」と呼ぶことにする）ｈ₁，ｈ₂が、第２レンズ３の中心からの距離ｒ₁，ｒ₂と第２レンズ３の収差との関係に応じて、個別に設定されている。

なお、ここではガラス板１２Ａの表面に各第１レンズ１３を実装する一例を示したが、ガラス板１２Ａと各第１レンズ１３を一体成形するようにしてもよい。各第１レンズ１３をガラス板１２Ａに実装する場合には、ファイバアレイ１１における各光ファイバの位置ずれ等の誤差を各第１レンズ１３の実装位置により補正できるという利点がある。ただし、各第１レンズ１３を高い精度でガラス板１２Ａ上に実装することは容易ではないので、作製し易さという観点ではガラス板１２Ａと各第１レンズ１３を一体成形した方が有利である。

第２レンズ３は、レンズアレイ１の各第１レンズ１３に対応したポートからそれぞれ出射される光ビームをＭＥＭＳミラー５のミラー部５Ａ上に集光させる一般的な集光レンズである。この第２レンズ３には収差があり、例えば、レンズの中心付近に入射される光ビームがＭＥＭＳミラー５のミラー部上に略一点で集光されるように焦点距離等が設計されていても、レンズの中心から離れた位置に入射される光ビームは上記収差の影響により焦点位置にずれが生じる。しかし、この第２レンズ３の収差による焦点位置のずれは、レンズアレイ１から出射される各光ビームのビームウェストの位置が当該収差に応じて個別に変えられていることにより補正され、第２レンズ３を通過した各光ビームはＭＥＭＳミラー５のミラー部５Ａ上に略一点で集光される。

なお、第２レンズ３の収差には様々な種類があるが、上記のようなビームウェストの位置を個別に変えることで焦点位置のずれが補正可能になる収差としては、例えば、球面収差および像面湾曲が挙げられる。球面収差は、光軸上の１点から出る光線がレンズへ入射するとき、入射位置から光軸までの距離によって、光線が光軸と交わる位置が異なる現象である。また、像面湾曲は、平面物体に焦点を合わせたときに、レンズの中心から同心円上に焦点位置がくる現象である。

ＭＥＭＳミラー５は、第２レンズ３からの光ビームをミラー部５Ａで反射して第２レンズ３に戻す。ミラー部５Ａは、反射面の角度が可変になっており、レンズアレイ１の任意のポートから出射される光ビームを、反射面の角度に応じて、レンズアレイ１の別のポートに導くことにより、光路の切り替えを可能にする。

上記のような構成の光スイッチでは、ファイバアレイ１１の任意の光ファイバから出射された光ビームは、ガラスブロック１２中を広がりながら伝搬した後、対応する第１レンズ１３で集光されて略平行な光ビームとなる。そして、第１レンズ１３から出射された光ビームは、第２レンズ３により集光されてＭＥＭＳミラー５のミラー部５Ａに照射される。このとき、図２に示したように、ファイバアレイ１１の各第１レンズ１３Ａ，１３Ｂに対応したレンズ厚ｈ₁，ｈ₂が、第２レンズ３の中心からの距離ｒ₁，ｒ₂と第２レンズ３の収差との関係に応じて個別に設計されていることにより、各第１レンズ１３Ａ，１３Ｂから出射される光ビームは、各々のビームウェストの位置にΔｆの差が生じる。このビームウェスト位置の差Δｆは、ＭＥＭＳミラー５に集光される光ビームの焦点位置が第２レンズ３の収差の影響によりずれるのを打ち消すように作用する。このため、レンズアレイ１の任意のポートから出射される光ビームはいずれもＭＥＭＳミラー５のミラー部５Ａ上に略一点で入射して反射され、第２レンズ３側に戻されるようになる。よって、ＭＥＭＳミラー５の反射面の角度を制御することで、レンズアレイ１の任意のポートから出射される光ビームを、レンズアレイ１の所望のポートに入射させることができるようになる。

図３は、第２レンズ３の中心からの距離に対する各光ビームの焦点位置のずれの関係を示したものである。なお、図中の黒△印は図１０に示した従来の構成における各光ビームの焦点位置ずれを表し、◆印は本実施形態における各光ビームの焦点位置ずれを表している。また、×印は本実施形態でのレンズ厚補正値（第２レンズ３の中心に対応したレンズ厚を基準としたときの他のレンズ厚の差分）を表している。図３より、第２レンズ３の中心からの距離に応じてレンズ厚を最適化することにより、第２レンズ３の収差による焦点位置のずれが効果的に低減されることが分かる。

上記のように第１実施形態によれば、レンズアレイ１の各ポートから出射される光ビームのビームウェスト位置が第２レンズ３の収差に応じて個別に変わるように各々のレンズ厚を最適化したことにより、第２レンズ３の収差に起因したＭＥＭＳミラー５上でのビーム径の拡大を抑えることができ、サイズの小さなミラー部を比較的低い電圧で駆動して光路の切り替えを行うことが可能になる。また、ミラーの切り替え角度も小さくなるので、光スイッチ全体のサイズも小さくすることができる。さらに、収差の影響が少ない高価なレンズを使用しなくても、１枚の安価な集光レンズを用いてレンズアレイ１から出射される各光ビームの焦点位置を一致させることができるため、大規模なチャンネル切り替えに対応した光スイッチを低コストで実現することが可能になる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図４は、第２実施形態におけるレンズアレイの構成を示す拡大図である。なお、図４のレンズアレイを光学系として利用した光スイッチの全体構成は前述の図１に示した場合と同様である。図４のレンズアレイの拡大図は、図１におけるＡ部の付近に対応している。

図４において、第２実施形態で用いられるレンズアレイ１は、上述の図２に示した第１実施形態の構成における第１レンズ１３Ｂに代えて、第１レンズ１３Ａの曲率半径Ｒ₁よりも大きな曲率半径Ｒ₂を持つ第１レンズ１３Ｃを用い、各第１レンズ１３Ａ，１３Ｃに対応したレンズ厚ｈ₁，ｈ₂を等しくしている。

前述したようにレンズアレイ１の各ポートから出射される光ビームのビームウェスト位置は、第１レンズ１３の曲率半径に応じて変化する。そこで、本実施形態では、各第１レンズ１３Ａ，１３Ｃの曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂が、第２レンズ３の中心からの距離ｒ₁，ｒ₂と第２レンズ３の収差との関係に応じて、個別に設定される。これにより、第１実施形態でレンズ厚ｈ₁，ｈ₂を個別に設定した場合と同様の作用効果が得られるようになる。

なお、上記の第１および第２実施形態では、レンズ厚ｈ₁，ｈ₂および曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂の一方を等しくし、他方を個別に変えるようにしたが、レンズ厚ｈ₁，ｈ₂および曲率半径Ｒ₁，Ｒ₂の双方を第２レンズ３の収差に応じて個別に設定するようにしてもよい。

また、ガラス板１２Ａを用いて光ビームの透過距離を調整するようにした構成例を示したが、例えば図５に示すようにガラス板相当の厚さを有する各第１レンズ１３Ａ’，１３Ｂ’を用意することができれば、ガラス板１２Ａを省略することも可能である。この場合には、各第１レンズ１３Ａ’，１３Ｂ’がファイバアレイ１１の端面に実装されることになる。

さらに、上記の第１および第２実施形態の応用例として、各第１レンズ１３の製作上の制約等により、レンズ厚ｈ₁，ｈ₂または曲率半径ｒ₁，ｒ₂を個別に設定しただけでは、第２レンズ３の収差に対応したビームウェスト位置の差Δｆを実現することが困難な場合には、ファイバアレイ１１の各光ファイバの配置および各第１レンズ１３の実装位置を変える、すなわち、第２レンズ３の中心からの距離ｒ₁，ｒ₂を調整することにより、第２レンズ３の収差に対応したビームウェスト位置の差Δｆを実現するようにしてもよい。

次に、上述した第１実施形態におけるレンズアレイ１の変形例を列挙する。

図６は、第１の変形例によるレンズアレイ１の構成を示す拡大図である。

図６において、第１の変形例のレンズアレイ１は、上述の図２に示した構成におけるガラス板１２Ａに代えて、厚みに傾斜を持たせたガラスブロック１２Ｂを用い、該ガラスブロック１２Ｂの傾斜に合わせて底面を加工した第１レンズ１３Ｄが、ガラスブロック１２Ｂの傾斜面に実装されている。ガラスブロック１２Ｂの傾斜は、第２レンズ３の収差に応じて設計されており、第２レンズ３の中心からの距離ｒ₁，ｒ₂に対応したガラスブロック１２Ｂの厚みの差によって、各レンズ厚ｈ₁，ｈ₂が個別に変えられている。このような構成では、第２レンズ３の中心からの距離ｒ₁，ｒ₂に関係なく共通の第１レンズ１３Ｄを使用できるという利点がある。

図７は、第２の変形例によるレンズアレイ１の構成を示す拡大図である。

図７において、第２の変形例のレンズアレイ１は、上記の図６に示したガラスブロック１２Ｂの更なる変形例として、厚さの異なるガラス板１２Ｃ，１２Ｄを用いるようにしたものである。各ガラス板１２Ｃ，１２Ｄの厚さは、第２レンズ３の中心からの距離ｒ₁，ｒ₂と第２レンズ３の収差との関係に応じて設計されている。このような構成では、各第１レンズ１３Ｅの底面に傾斜を持たせる必要がなくなるので、各第１レンズ１３Ｅの製作および実装が容易になるという利点がある。なお、ここでは厚さの異なるガラス板１２Ｃ，１２Ｄを個別に設けるようにしたが、１枚のガラス板の表面に対して第２レンズ３の収差に応じた段差を設けるようにしても構わない。

図８は、第３の変形例によるレンズアレイ１の構成を示す拡大図である。

図８において、第３の変形例のレンズアレイ１は、上述の図２に示した構成における第１レンズ１３Ａ，１３Ｂとして、シリンドリカルレンズ１３Ｆ，１３Ｇを用いるようにしたものである。各シリンドリカルレンズ１３Ｆ，１３Ｇは、図９に示すような形状を有し、入射ビームを１次元の方向に集光する特性を持つ。このようなシリンドリカルレンズ１３Ｆ，１３Ｇを用いて、ガラス板１２Ａ中を広がりながら伝搬してきた光ビームを一方向に集光するような場合にも、各シリンドリカルレンズ１３Ｆ，１３Ｇに対応したレンズ厚ｈ₁，ｈ₂を第２レンズ３の収差に応じて個別に設定することで、第２レンズ３の収差による各光ビームの焦点位置のずれを補正することができる。

なお、上述した第１、２実施形態および第１〜３の変形例では、ＭＥＭＳミラー５を用いた光スイッチの光学系として、レンズアレイ１および第２レンズ３が利用される場合を説明してきたが、本発明のレンズアレイを用いた光学装置は光スイッチに限定されるものではない。例えば、上述した図１の構成におけるＭＥＭＳミラーに代えて、受光素子を配置した光受信器、或いは、光の出射方向が可変な発光素子を配置した光送信器などにも本発明の構成は有効である。

また、レンズアレイの各ポートから出射される光ビームを１枚のレンズを用いて略一点に集光させる構成例を示したが、２枚以上のレンズの組み合わせにより各光ビームを集光させる場合にも本発明は有効である。この場合には、組み合わせレンズ全体の収差に応じて、レンズアレイの各ポートから出射される光ビームのビームウェスト位置を個別に設定すればよい。

以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。

（付記１）複数本の光路および該各光路から出射される光ビームをそれぞれ集光可能な複数の第１レンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイの前記各第１レンズから出射される光ビームを共通の第２レンズを用いて略一点に集光させる集光部と、を備えた光学装置において、
前記レンズアレイは、前記各第１レンズから出射される光ビームのビームウェストの位置を前記第２レンズの収差に応じて個別に変えた構造を有することを特徴とする光学装置。

（付記２）付記１に記載の光学装置であって、
前記レンズアレイは、前記各光路の光出射端面から前記各第１レンズの光出射端までの距離が、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されていることを特徴とする光学装置。

（付記３）付記２に記載の光学装置であって、
前記レンズアレイは、光ファイバを多芯化したファイバアレイと、該ファイバアレイの光出射端面に接合されるガラスブロックと、該ガラスブロックの前記ファイバアレイとの接合面に対向する面に、前記ファイバアレイから出射され前記ガラスブロックを透過した各光ビームの到達位置に対応させて実装される前記複数の第１レンズと、を有し、
前記ガラスブロックは、前記ファイバアレイとの接合面から前記各第１レンズの実装面までの厚さが一定であり、
前記各第１レンズは、前記ガラスブロックに接する底面から光出射端までの厚さが、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されていることを特徴とする光学装置。

（付記４）付記２に記載の光学装置であって、
前記レンズアレイは、光ファイバを多芯化したファイバアレイと、該ファイバアレイの光出射端面に接合されるガラスブロックと、該ガラスブロックの前記ファイバアレイとの接合面に対向する面に、前記ファイバアレイから出射され前記ガラスブロックを透過した各光ビームの到達位置に対応させて実装される前記複数の第１レンズと、を有し、
前記ガラスブロックは、前記ファイバアレイとの接合面から前記各第１レンズの実装面までの厚さが、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定され、
前記各第１レンズは、前記ガラスブロックに接する底面から光出射端までの厚さが同じであることを特徴とする光学装置。

（付記５）付記２に記載の光学装置であって、
前記レンズアレイは、光ファイバを多芯化したファイバアレイと、該ファイバアレイの光出射端面に実装される前記複数の第１レンズと、を有し、
前記各第１レンズは、前記ファイバアレイに接する底面から光出射端までの厚さが、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されていることを特徴とする光学装置。

（付記６）付記１に記載の光学装置であって、
前記レンズアレイは、前記各第１レンズの曲率半径が、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されていることを特徴とする光学装置。

（付記７）付記１に記載の光学装置であって、
前記レンズアレイは、前記各光路の光出射端面から前記各第１レンズの光出射端までの距離および前記各第１レンズの曲率半径が、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されていることを特徴とする光学装置。

（付記８）付記１に記載の光学装置であって、
前記レンズアレイは、前記第２レンズの中心から前記各光路までの距離が、前記第２レンズの収差に応じて調整されていることを特徴とする光学装置。

（付記９）付記１に記載の光学装置であって、
前記第２レンズの収差は、球面収差または像面湾曲であることを特徴とする光学装置。

（付記１０）付記１に記載の光学装置であって、
前記各第１レンズは、シリンドリカルレンズであることを特徴とする光学装置。

（付記１１）付記１に記載の光学装置であって、
前記集光部で略一点に集光された光ビームが角度可変の反射面に照射される可動ミラーを備え、該可動ミラーの反射面の角度を制御することで、前記レンズアレイの任意のポートから出射される光ビームを別のポートに入射させて光路の切り替えを行うことを特徴とする光学装置。

（付記１２）付記１に記載の光学装置であって、
前記集光部で略一点に集光された光ビームが受光面に照射される受光素子を備え、前記レンズアレイの任意のポートから出射される光ビームを前記受光素子で受信することを特徴とする光学装置。

（付記１３）付記１に記載の光学装置であって、
光の出射方向が可変な発光素子を備え、該発光素子から出射される光を前記集光部を介して前記レンズアレイの任意のポートに送信することを特徴とする光学装置。

本発明のレンズアレイを用いた光学装置の第１実施形態の全体構成を示す図である。上記第１実施形態におけるレンズアレイの構成を示す拡大図である。上記第１実施形態について第２レンズの中心からの距離に対する各光ビームの焦点位置のずれの関係を示す図である。本発明の第２実施形態におけるレンズアレイの構成を示す拡大図である。上記第１，２実施形態に関連したレンズアレイの他の構成例を示す拡大図である。上記第１実施形態のレンズアレイに関する第１の変形例の構成を示す拡大図である。上記第１実施形態のレンズアレイに関する第２の変形例の構成を示す拡大図である。上記第１実施形態のレンズアレイに関する第３の変形例の構成を示す拡大図である。上記第３の変形例に用いられるシリンドリカルレンズの全体構成を示す図である。従来のレンズアレイを使用した光スイッチの構成例を示す図である。従来のレンズアレイの構成を示す拡大図である。

符号の説明

１…レンズアレイ
１１…ファイバアレイ
１２，１２Ｂ…ガラスブロック
１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｄ…ガラス板
１３，１３Ａ〜１３Ｅ…第１レンズ
１３Ｆ，１３Ｇ…シリンドリカルレンズ
３…第２レンズ
５…ＭＥＭＳミラー
５Ａ…ミラー部
ｈ₁，ｈ₂…レンズ厚
Ｒ₁，Ｒ₂…第１レンズの曲率半径
ｒ₁，ｒ₂…第２レンズの中心からの距離
Δｆ…ビームウェスト位置の差

Claims

複数本の光路および該各光路から出射される光ビームをそれぞれ集光可能な複数の第１レンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイの前記各第１レンズから出射される光ビームを共通の第２レンズを用いて略一点に集光させる集光部と、を備えた光学装置において、
前記レンズアレイは、前記各光路の光出射端面から前記各第１レンズの光出射端までの距離が、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されていることを特徴とする光学装置。
請求項１に記載の光学装置であって、
前記レンズアレイは、光ファイバを多芯化したファイバアレイと、該ファイバアレイの光出射端面に接合されるガラスブロックと、該ガラスブロックの前記ファイバアレイとの接合面に対向する面に、前記ファイバアレイから出射され前記ガラスブロックを透過した各光ビームの到達位置に対応させて実装される前記複数の第１レンズと、を有し、
前記ガラスブロックは、前記ファイバアレイとの接合面から前記各第１レンズの実装面までの厚さが一定であり、
前記各第１レンズは、前記ガラスブロックに接する底面から光出射端までの厚さが、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されていることを特徴とする光学装置。
請求項１に記載の光学装置であって、
前記レンズアレイは、光ファイバを多芯化したファイバアレイと、該ファイバアレイの光出射端面に接合されるガラスブロックと、該ガラスブロックの前記ファイバアレイとの接合面に対向する面に、前記ファイバアレイから出射され前記ガラスブロックを透過した各光ビームの到達位置に対応させて実装される前記複数の第１レンズと、を有し、
前記ガラスブロックは、前記ファイバアレイとの接合面から前記各第１レンズの実装面までの厚さが、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定され、
前記各第１レンズは、前記ガラスブロックに接する底面から光出射端までの厚さが同じであることを特徴とする光学装置。
請求項１に記載の光学装置であって、
前記レンズアレイは、光ファイバを多芯化したファイバアレイと、該ファイバアレイの光出射端面に実装される前記複数の第１レンズと、を有し、
前記各第１レンズは、前記ファイバアレイに接する底面から光出射端までの厚さが、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されていることを特徴とする光学装置。
複数本の光路および該各光路から出射される光ビームをそれぞれ集光可能な複数の第１レンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイの前記各第１レンズから出射される光ビームを共通の第２レンズを用いて略一点に集光させる集光部と、を備えた光学装置において、
前記レンズアレイは、前記各第１レンズの曲率半径が、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されていることを特徴とする光学装置。
複数本の光路および該各光路から出射される光ビームをそれぞれ集光可能な複数の第１レンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイの前記各第１レンズから出射される光ビームを共通の第２レンズを用いて略一点に集光させる集光部と、を備えた光学装置において、
前記レンズアレイは、前記各光路の光出射端面から前記各第１レンズの光出射端までの距離および前記各第１レンズの曲率半径が、前記第２レンズの中心からの距離と前記第２レンズの収差との関係に応じて、個別に設定されていることを特徴とする光学装置。
請求項１〜６のいずれか１つに記載の光学装置であって、
前記レンズアレイは、前記第２レンズの中心軸から前記各第１レンズの実装位置までの間の距離が、前記第２レンズの収差に応じて調整されていることを特徴とする光学装置。
請求項１〜７のいずれか１つに記載の光学装置であって、
前記第２レンズの収差は、球面収差または像面湾曲であることを特徴とする光学装置。
請求項１〜８のいずれか１つに記載の光学装置であって、
前記集光部で略一点に集光された光ビームが角度可変の反射面に照射される可動ミラーを備え、該可動ミラーの反射面の角度を制御することで、前記レンズアレイの任意のポートから出射される光ビームを別のポートに入射させて光路の切り替えを行うことを特徴とする光学装置。