JP7096525B2 - レンズアレイ素子及び光ファイバーコネクター - Google Patents

Description

本発明は、光インターコネクションに用いられるレンズアレイ素子及びこれを用いた光ファイバーコネクターに関し、特にフェルールの端面に当接させて使用されるレンズアレイ素子等に関する。

データ通信やＩＴ機器同士の接続に光回線を使う技術において、信号伝送の方法として光結合方式という方法があり、光ファイバーアレイ同士を接続するため、様々な光ファイバーコネクターが提案されている。

特許文献１では、光ファイバーアレイの先端部をフェルール化し、このフェルール端面に、レンズアレイを光学接着剤を介して固定するか、もしくはフェルールの外周部に、レンズアレイが予め保持されているホルダを嵌合することにより、光ファイバーアレイとレンズアレイとが光伝達関係にあるように光学的に結合された構成とする。また、反射戻り光を低減するために、フェルール端面に無反射コーティングされているガラスを固定するか、フェルール端面を斜めに研磨するか、フェルール端面を有限の曲率半径を有する局面に研磨することが記載されている。

最近では、光ファイバーアレイの端同士を直接接触させないで、レンズアレイ素子を介在させるレンズ結合型の光ファイバーコネクターが開発されている。この種のコネクターでは、個々の光ファイバーとこれに対向するレンズ要素とを高精度に位置合わせする必要がある。反射戻り光を低減するため、例えばフェルール端面を斜めに研磨する場合、フェルール端面の傾斜に適合する形状を有するレンズアレイ素子を設ける必要があるが、レンズアレイ素子の形状や位置決めが精密でないと、光損失によって結合効率が低下してしまう。

特開平５－２９７２４５号公報

本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、レンズアレイ素子の形状評価が容易でレンズアレイ素子の精密な位置決めを可能にするレンズアレイ素子及び光ファイバーコネクターを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るレンズアレイ素子は、光インターコネクションに用いられるレンズアレイ素子であって、光ファイバーと隣接する第１面と、本体を挟んで第１面の反対側に配置され、複数の光学面を配列させて設けた第２面とを備え、第１面は、光ファイバーの光軸に対して傾斜している第１平面領域と、光軸に対して直交する第２平面領域とを有し、第１面は、第１平面領域の最も突出した部分に隣接して光軸に対して直交した付属面を有する。

上記レンズアレイ素子によれば、第１面に設けた第１平面領域が、光ファイバーの光軸に対して傾斜しているので、光ファイバーの端面での反射を低減し、光損失による効率低下を抑制できる。また、第１面が、光軸に対して直交する第２平面領域を有するので、この第２平面領域を利用してレンズアレイ素子を単独で取り扱う際に、レンズアレイ素子の安定した姿勢を維持することが容易になり、レンズアレイ素子の位置その他の測定精度や組付け精度の向上が可能となる。
また、第１面に上記付属面を設ける場合、レンズアレイ素子の成形用の金型を加工するため、金型の深さ方向の管理をする際に、光軸に対して傾斜した面と光軸に対して直交する面とを、加工機上から外さず、かつ、同一の工具及び同一の加工座標で加工することで、光軸に対して直交する面で成形品の深さの測定及び管理が可能となり、成形用の金型を精度よく容易に加工することができる。成形品の軸上厚の測定も、傾斜した面に接した光軸に対して直交した面で行えるので、成形品の軸上厚の管理が容易になる。

本発明の具体的な側面では、上記レンズアレイ素子において、光ファイバーと隣接する第１面は、第２平面領域として、光軸に対して直交する複数の分割面領域を含む。この場合、第２平面領域の面積を増やさないでレンズアレイ素子を単独取り扱う際の支持を安定させやすくなる。

本発明の別の側面では、光ファイバーと隣接する第１面は、第２平面領域として、第１平面領域の周囲に形成されるとともに光軸に対して直交する単一面領域を含む。

本発明のさらに別の側面では、第２平面領域は、第１平面領域の周囲の少なくとも一部に形成されて周辺部から突起する３以上の凸部を有する。この場合、レンズアレイ素子を支持する治具その他の支持部材との接地面積を少なくできるので、ゴミの挟み込みが低減され、より安定した姿勢の維持が可能となる。

本発明のさらに別の側面では、第１平面領域は、光ファイバーの端面側に突起して当該端面に当接する当接領域と、当接領域よりも後退した周辺領域とを有する。この場合、光ファイバーとレンズアレイ素子との密着性を向上させやすくなる。

本発明のさらに別の側面では、第２面は、複数の光学面を形成した中央部と、中央部を囲む周辺枠部とを有する。

上記課題を解決するため、本発明に係る光ファイバーコネクターは、上述したレンズアレイ素子を含む第１部分と、上述したレンズアレイ素子を含む第２部分とを備え、第１部分と第２部分とを着脱可能に連結している。

（Ａ）は、第１実施形態のレンズアレイ素子の側面図であり、（Ｂ）は、レンズアレイ素子を第１面側から視た斜視図であり、（Ｃ）は、レンズアレイ素子を第２面側から視た斜視図である。 （Ａ）は、レンズアレイ素子を固定する前のフェルールを示す斜視図であり、（Ｂ）は、レンズアレイ素子を固定した後のフェルールを示す斜視図であり、（Ｃ）は、実施形態の一対のレンズアレイ素子を含む光ファイバーコネクターの側面図であり、（Ｄ）は、実施形態の光ファイバーコネクターの機能を説明する概念的側断面図である。 レンズアレイ素子の測定方法を説明する側方断面図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、変形例のレンズアレイ素子を説明する斜視図である。 （Ａ）は、第２実施形態のレンズアレイ素子を説明する斜視図であり、（Ｂ）は、レンズアレイ素子の測定に際しての支持を説明する図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、第３実施形態のレンズアレイ素子を説明する斜視図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、第４実施形態のレンズアレイ素子を説明する斜視図である。 （Ａ）～（Ｆ）は、第５実施形態のレンズアレイ素子を説明する斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第５実施形態のレンズアレイ素子の変形例を説明する斜視図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、第６実施形態のレンズアレイ素子を説明する斜視図である。 （Ａ）は、第７実施形態のレンズアレイ素子を説明する斜視図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は、第１平面領域を形成する範囲を説明する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第８実施形態のレンズアレイ素子を説明する斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第８実施形態のレンズアレイ素子を説明する斜視図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、レンズアレイ素子のフェルールへの組み付けを説明する斜視図である。 第８実施形態のレンズアレイ素子の変形例を説明する斜視図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る第１実施形態のレンズアレイ素子及び光ファイバーコネクターについて説明する。

図１（Ａ）～１（Ｃ）に示すように、第１実施形態のレンズアレイ素子１０は、全体として矩形板状の輪郭を有し、不図示のフェルールと組み合わされて光インターコネクションに用いられる複眼レンズである。レンズアレイ素子１０は、光ファイバー４１側の第１面１１と、反光ファイバー側の第２面１２と、第１及び第２面１１，１２間を繋ぐように延びる側面１３とを備える。

レンズアレイ素子１０は、例えば樹脂製の基材で形成され、射出成形のような金型転写成形によって形成される。レンズアレイ素子１０が樹脂部品である場合の金型は、アルミ材やニッケルメッキ材を、超精密加工機とダイヤモンド工具とを用いて、高精度に加工転して転写面を得る。レンズアレイ素子１０は、樹脂部品に限らずガラス部品とすることができる。レンズアレイ素子１０がガラス部品である場合の金型は、ニッケルメッキ材や超硬合金等を用いて作製される。

レンズアレイ素子１０の第１面１１は、光ファイバー４１と隣接する面であり、光ファイバー４１の光軸ＡＸに対して傾斜している第１平面領域１１ａと、光軸ＡＸに対して直交する第２平面領域１１ｂとを有する。図示の第１平面領域１１ａは、レンズアレイ素子１０の基部１０ａから光ファイバー４１側に突起した傾斜部１０ｂにおいて、表面として形成されている。第２平面領域１１ｂは、基部１０ａのうち傾斜部１０ｂの外縁を囲む４辺部において、表面として形成されている。

第１平面領域１１ａは、光学面として機能する傾斜した平面であり、光ファイバー４１の端面と密着する。第１平面領域１１ａは、光ファイバー４１に対向して光が通過する領域に設けられている。第１平面領域１１ａの傾き方向は、図１（Ａ）のように＋Ｘの方向から視た場合、光軸ＡＸ又はＺ軸を基準として、Ｘ軸の周りに時計回りに微小回転させたものとなっている。第１平面領域１１ａの光軸ＡＸに対する傾斜角は、例えば５°～１０°程度に設定されている。第１平面領域１１ａを傾ける方向は、Ｘ軸の周りに限らずＹ軸の周りとすることもできるが、Ｘ軸の周りとした場合、光ファイバー４１ごとにレンズアレイ素子１０の肉厚差が生じてしまうことを回避できる。第１平面領域１１ａの表面粗さは、Ｒａが１０ｎｍ以下となっている。第１平面領域１１ａは、基材が露出したものに限らず、基材上に反射防止膜や保護膜をコートしたものとできる。第１平面領域１１ａを基材上に反射防止膜等を形成したものとする場合、第１平面領域１１ａの表面粗さを１０ｎｍ以下とすることで、反射防止膜等の密着性を向上させることができる。

第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲４辺又は全周に沿って帯状に形成されるとともに光軸ＡＸに対して直交する単一面領域１１ｐを含む。第２平面領域１１ｂは、光学面として機能しない平面であり、光が通過しない領域に設けられている。第２平面領域１１ｂは、測定その他の目的でレンズアレイ素子１０を単独で取り扱う際に、レンズアレイ素子１０の支持に利用される。第２平面領域１１ｂの表面粗さＲａは、１０ｎｍ以下となっている。第２平面領域１１ｂは、基材が露出したものに限らず、基材上に反射防止膜や保護膜をコートしたものとできる。第２平面領域１１ｂの表面粗さを１０ｎｍ以下とすることで、反射防止膜や保護膜の密着性を向上させることができる。また、第２平面領域１１ｂの表面粗さを１０ｎｍ以下とすることで、レンズアレイ素子１０のレンズ部の配置や形状を計測する際に、レンズアレイ素子１０をステージ上に安定した状態で載置・固定することができ、焦点合わせの精度向上や計測精度の向上に寄与する。

レンズアレイ素子１０の第２面１２は、本体１０ｉを挟んで第１面１１の反対側に配置される面であり、複数の光学面１２ｏを横のＸ方向に一列に配列させた状態で形成した中央部１２ａと、中央部１２ａを囲む周辺枠部１２ｂとを有する。中央部１２ａは、中央部１２ａに対して低い位置、つまり第１面１１側にあり、複数の光学面１２ｏの除く領域１２ｆは、平坦であるが、光学面に要求される平滑度を有するものとする必要はない。領域１２ｆには、遮光用のコートを施すこともできる。周辺枠部１２ｂは、光ファイバーコネクターに組み込む際に、対向する別のレンズアレイ素子との間で間隔調整を含む位置決めを行う部分である。

複数の光学面１２ｏは、図示の例では一列に等間隔で並んでおり、後述するフェルールの光ファイバー孔に対応する間隔で配列され、フェルールにレンズアレイ素子１０を組み付けた状態で、各光学面１２ｏが光ファイバー４１の端面に所定間隔だけ離間して対向する。各光学面１２ｏは、凸面であり、隣接する光ファイバー４１の端面から射出された光をコリメートし、或いは上記対向する別のレンズアレイ素子から射出された光を隣接する光ファイバー４１の端面に集光する。光学面１２ｏ又は中央部１２ａの表面粗さＲａは、１０ｎｍ以下となっている。

図２（Ａ）及び２（Ｂ）に示すように、図１（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０は、フェルール３１に固定されて第１部分１００ａを構成する。フェルール３１は、ブロック状の部材であり、レンズアレイ素子１０の第１面１１に設けた第１平面領域１１ａ（図１（Ａ）等参照）に対して密着した状態で当接する傾斜当接面３１ａを有する。傾斜当接面３１ａには、横のＸ方向に等間隔で並ぶ多数の光ファイバー孔３１ｆが形成され、ファイバーアレイを構成する多数の光ファイバー４１が挿入されている。フェルール３１に取り付けられる光ファイバー４１は、シングルモードファイバーであるが、これに限るものではない。傾斜当接面３１ａの光軸ＡＸに対する傾斜角は、第１平面領域１１ａの光軸ＡＸに対する傾斜角と等しくなっており、光ファイバー孔３１ｆの開口に露出する光ファイバー４１の端面４１ａの光軸ＡＸに対する傾斜角も、第１平面領域１１ａの光軸ＡＸに対する傾斜角と等しくなっている。傾斜当接面３１ａ及び端面４１ａは、平滑面であり、その表面粗さＲａは、１０ｎｍ以下となっている。傾斜当接面３１ａには、ピン穴３１ｐが形成され、連結時に位置決めピン４３が挿入される。なお、レンズアレイ素子１０は、図示の例では、フェルール３１に対して位置決めされた後、接着剤を利用してフェルール３１に固定されている。この際、フェルール３１の傾斜当接面３１ａと、光ファイバー４１の端面４１ａとが、レンズアレイ素子１０の第１平面領域１１ａに密着する。

図２（Ｃ）に示すように、光ファイバーコネクター１００は、第１部分１００ａと第２部分１００ｂとをクランプ１００ｃによって連結した構造を有する。第２部分１００ｂは、図２（Ｂ）に示す第１部分１００ａと同様の構造を有し、レンズアレイ素子２１０とフェルール２３１とを有するが、傾斜当接面３１ａの傾斜方向が上下反転している。光ファイバーコネクター１００により、図面左側のファイバーアレイ１４１を構成する個々の光ファイバー４１が、図面右側のファイバーアレイ２４１を構成する個々の光ファイバー４１と光学的に結合される。この際、一対のフェルール３１，２３１に挟まれて一対のレンズアレイ素子１０、２１０の周辺枠部１２ｂ同士が密着して相互の光軸ＡＸ方向の位置決めが達成される。また、位置決めピン４３により、フェルール３１，２３１間の光軸ＡＸに垂直なＸＹ方向の位置決めが達成され、結果的にレンズアレイ素子１０、２１０間の光軸ＡＸに垂直なＸＹ方向の位置決めが達成される。

図２（Ｄ）は、光ファイバーコネクター１００の機能を説明する概念的な断面図である。一方のファイバーアレイ１４１を構成する個々の光ファイバー４１のコア４１ｃから射出された信号光ＳＬは、一方のレンズアレイ素子１０に設けた第１平面領域１１ａを通過して光学面１２ｏでコリメートされる。一方のレンズアレイ素子１０からの信号光ＳＬは、他方のレンズアレイ素子２１０に設けた光学面１２ｏで集光され、第１平面領域１１ａを通過して他方のファイバーアレイ２４１を構成する個々の光ファイバー４１のコア４１ｃに入射する。この際、第１平面領域１１ａ及び端面４１ａの傾斜によって、端面４１ａ又は第１平面領域１１ａでの反射光の発生を低減し、光損失による効率低下を抑制している。以上では、一方のファイバーアレイ１４１から他方のファイバーアレイ２４１への信号光ＳＬの結合又は導光を説明したが、他方のファイバーアレイ２４１から一方のファイバーアレイ１４１への信号光ＳＬの結合も同様である。なお、光ファイバー４１のコア４１ｃとレンズアレイ素子１０の本体１０ｉとは、屈折率差が少ない方がよいが、屈折率差がゼロである必要はない。

図３を参照して、レンズアレイ素子１０の計測について説明する。レンズアレイ素子１０は、計測装置９０のステージを構成する治具９１上に載置される。この際、第１面１１に設けた第２平面領域１１ｂや側面１３の一箇所を基準面として、レンズアレイ素子１０の治具９１に対する位置決めが行われる。治具９１上のレンズアレイ素子１０には、第１平面領域１１ａ側において、不図示の照明装置からの照明光Ｌ１が入射する。計測装置９０の顕微鏡光学系９２には、レンズアレイ素子１０を通過した観察光Ｌ２が入射する。計測装置９０の顕微鏡光学系９２によって、レンズアレイ素子１０に設けた光学面１２ｏの中心位置や表面状態をチェックすることで出来映え評価を行うことができる。この際、レンズアレイ素子１０に設けた第２平面領域１１ｂを用いて位置決めを行うので、簡単な構造の治具９１であっても、レンズアレイ素子１０の支持が安定して高精度での配置が可能となる。結果的に、計測時におけるレンズアレイ素子１０の精密な姿勢制御を前提とするレンズアレイ素子１０の測定精度を向上させることができる。見方を変えれば、精度維持のための治具９１の作製が容易で安価なものとなる。以上では、レンズアレイ素子１０の光学的計測について説明したが、レンズアレイ素子１０を接触型の３次元計測器にセットして、光学面１２ｏの形状、第１平面領域１１ａの形状や平坦度等を計測する際にも、第２平面領域１１ｂを用いて位置決めを行うことで基準が確定し、対象面の形状や配置の計測精度を高めることができる。

図４（Ａ）は、図１（Ｂ）に示すレンズアレイ素子１０の形状を部分的に変更したものを示している。この場合、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち上、左、及び右の３辺に沿って、つまり、第１平面領域１１ａの＋Ｙ、－Ｘ、及び＋Ｘ側において、帯状に形成される単一面領域１１ｐとなっている。第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａを実質的に囲むように配置されており、第２平面領域１１ｂ又は単一面領域１１ｐを利用することで、第１平面領域１１ａを利用することで、レンズアレイ素子１０の安定した保持が可能になる。

図４（Ｂ）は、図１（Ｂ）に示すレンズアレイ素子１０の形状を部分的に変更した別の例を示している。この場合、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち下、左、及び右の３辺に沿って、つまり、第１平面領域１１ａの－Ｙ、－Ｘ、及び＋Ｘ側において、帯状に形成される単一面領域１１ｐとなっている。

図４（Ｃ）は、図１（Ｂ）に示すレンズアレイ素子１０の形状を部分的に変更した別の例を示している。この場合、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち上、下、及び左の３辺に沿って、つまり、第１平面領域１１ａの＋Ｙ、－Ｙ、及び－Ｘ側において、帯状に形成される単一面領域１１ｐとなっている。

図４（Ｄ）は、図１（Ｂ）に示すレンズアレイ素子１０の形状を部分的に変更した別の例を示している。この場合、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち上、下、及び右の３辺に沿って、つまり、第１平面領域１１ａの＋Ｙ、－Ｙ、及び＋Ｘ側において、帯状に形成される単一面領域１１ｐとなっている。

以上で説明した第１実施形態のレンズアレイ素子１０によれば、第１面１１に設けた第１平面領域１１ａが、光ファイバー４１の光軸ＡＸに対して傾斜しているので、光ファイバー４１の端面４１ａでの反射を低減し、光損失による効率低下を抑制できる。また、第１面１１が、光軸ＡＸに対して直交する第２平面領域１１ｂを有するので、この第２平面領域１１ｂを利用してレンズアレイ素子１０を単独で取り扱う際に、レンズアレイ素子１０の安定した姿勢を維持することが容易になり、レンズアレイ素子１０の位置その他の測定精度や組付け精度の向上が可能となる。

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態のレンズアレイ素子等について説明する。なお、第２実施形態のレンズアレイ素子は、第１実施形態のレンズアレイ素子を部分的に変更したものであり、同一部分には、同一の符号を付して説明を省略する。また、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様であるものとする。

図５（Ａ）に示すように、第２実施形態のレンズアレイ素子１０の場合、凹部に第１平面領域１１ａを形成している。つまり、第１平面領域１１ａは、第２平面領域１１ｂよりも反光ファイバー側又は－Ｚ側に配置されている。第１平面領域１１ａは、凸部又は凹部に形成されるものに限らず、第２平面領域１１ｂを基準として部分的に突起し部分的に窪んだ傾斜部分に形成することもできる。

図５（Ｂ）に示すように、第１平面領域１１ａを凹部に形成したレンズアレイ素子１０についても、第２平面領域１１ｂ等を基準面として、治具９１に対する位置決めが可能となる。

〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態のレンズアレイ素子等について説明する。なお、第３実施形態のレンズアレイ素子は、第１実施形態のレンズアレイ素子を部分的に変更したものである。

図６（Ａ）に示すように、第３実施形態のレンズアレイ素子１０の場合、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち上及び下の２辺に沿って、つまり、第１平面領域１１ａの－Ｙ及び＋Ｙ側において、帯状に形成される複数の分割面領域１１ｑとなっている。この場合、複数の分割面領域１１ｑは、対辺に配置される２面タイプである。両分割面領域１１ｑは、光軸ＡＸに垂直でＸＹ面に平行な共通の平面上にあり、レンズアレイ素子１０の計測等の取り扱いに際して、第２平面領域１１ｂを構成する複数の分割面領域１１ｑを利用することで、レンズアレイ素子１０の安定した保持が可能になる。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の変形例を示している。この場合、第１平面領域１１ａは、窪んだ位置に形成されており、第２平面領域１１ｂよりも反光ファイバー側又は－Ｚ側に配置されている。また、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち上及び下の２辺に沿って、帯状に形成される複数の分割面領域１１ｑとなっている。この場合、複数の分割面領域１１ｑは、光軸ＡＸに垂直でＸＹ面に平行な共通の平面上にある。

図６（Ｃ）は、図６（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の別の変形例を示している。この場合、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち左及び右の２辺に沿って、つまり、第１平面領域１１ａの－Ｘ及び＋Ｘ側において、帯状に形成される複数の分割面領域１１ｑとなっている。この場合、複数の分割面領域１１ｑは、光軸ＡＸに垂直でＸＹ面に平行な共通の平面上にある。

図６（Ｄ）は、図６（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の別の変形例を示している。この場合、第１平面領域１１ａは、窪んだ位置に形成されており、第２平面領域１１ｂよりも反光ファイバー側又は－Ｚ側に配置されている。また、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち左及び右の２辺に沿って、帯状に形成される複数の分割面領域１１ｑとなっている。この場合、複数の分割面領域１１ｑは、光軸ＡＸに垂直でＸＹ面に平行な共通の平面上にある。

〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態のレンズアレイ素子等について説明する。なお、第４実施形態のレンズアレイ素子は、第１実施形態のレンズアレイ素子を部分的に変更したものである。

図７（Ａ）に示すように、第４実施形態のレンズアレイ素子１０の場合、第２平面領域１１ｂは、周辺部１１ｘと凸部１１ｙとを有する。周辺部１１ｘは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち４隅を除いて形成され、凸部１１ｙは、第１平面領域１１ａの周囲のうち４隅において、局所的に形成される複数の分割面領域１１ｑとなっている。この場合、複数の凸部１１ｙ又は複数の分割面領域１１ｑは、光軸ＡＸに垂直でＸＹ面に平行な共通の平面上にあり、レンズアレイ素子１０の計測等の取り扱いに際して、第２平面領域１１ｂを構成する複数の凸部１１ｙ又は分割面領域１１ｑを利用することで、４点支持によって、レンズアレイ素子１０の安定した保持が可能になる。また、この場合、レンズアレイ素子１０を支持する治具９１との接地面積を少なくできるので、治具９１の支持面との間にゴミを挟み込む可能性が低減し、より安定した姿勢が維持が可能となる。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の変形例を示している。この場合、第１平面領域１１ａは、窪んだ位置に形成されており、第２平面領域１１ｂよりも反光ファイバー側又は－Ｚ側に配置されている。また、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち４隅を除いて形成される周辺部１１ｘと、第１平面領域１１ａの周囲のうち４隅において局所的に形成される凸部１１ｙとを有する。この場合、複数の凸部１１ｙ又は複数の分割面領域１１ｑは、光軸ＡＸに垂直でＸＹ面に平行な共通の平面上にある。

図７（Ｃ）は、図７（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の別の変形例を示している。この場合、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち隅２箇所と中央１箇所とを除いて形成される周辺部１１ｘと、第１平面領域１１ａの周囲のうち隅２箇所と中央１箇所とにおいて局所的に形成される凸部１１ｙとを有する。具体的には、一対の凸部１１ｙは、隣接する隅部に配置され、残りの凸部１１ｙは、当該隣接する隅部間の辺に対向して平行に延びる辺の中央に配置されている。この場合、複数の凸部１１ｙ又は複数の分割面領域１１ｑは、一直線上になく、光軸ＡＸに垂直でＸＹ面に平行な共通の平面上にある。このような凸部１１ｙ又は分割面領域１１ｑを利用することで、３点支持によって、レンズアレイ素子１０の安定した保持が可能になる。なお、説明を省略するが、図７（Ｂ）に示すように第１平面領域１１ａが窪んだ位置に形成される場合において、図７（Ｃ）に示すように３つの凸部１１ｙを形成することもできる。

〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態のレンズアレイ素子等について説明する。なお、第５実施形態のレンズアレイ素子は、第１実施形態のレンズアレイ素子を部分的に変更したものである。

図８（Ａ）に示すように、第５実施形態のレンズアレイ素子１０の場合、第１平面領域１１ａに付随して頂部に単一の付属面１１ｚが形成されている。つまり、第１面１１は、第１平面領域１１ａの最も突出した部分に隣接して光軸ＡＸに対して直交した付属面１１ｚを有する。具体的には、付属面１１ｚは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち、下側つまり－Ｙ側においてＸ方向に延びる辺に沿って帯状に形成されている。

レンズアレイ素子１０の成形用の金型を加工する際には、金型の深さ方向の管理をする必要がある。本実施形態の場合、光軸ＡＸに対して傾斜した第１平面領域１１ａと、光軸ＡＸに対して直交する付属面１１ｚとを、加工機上から外さず、かつ、同一の工具及び同一の加工座標で加工することができる。これにより、光軸ＡＸに対して直交する付属面１１ｚで成形品の深さの測定及び管理が可能となり、成形用の金型を精度よく容易に加工することができる。成形品の軸上厚の測定も、傾斜した第１平面領域１１ａに接した光軸ＡＸに対して直交する付属面１１ｚで行えるので、成形品つまりレンズアレイ素子１０の軸上厚の管理が容易になる。

図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の変形例を示している。この場合、第１平面領域１１ａに付随して底部に単一の付属面１１１ｚが形成されている。つまり、第１面１１は、第１平面領域１１ａの最も窪んだ部分に隣接して光軸ＡＸに対して直交した付属面１１１ｚを有する。具体的には、付属面１１１ｚは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち、上側つまり＋Ｙ側においてＸ方向に延びる辺に沿って帯状に形成されている。

図８（Ｃ）は、図８（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の別の変形例を示している。この場合、第１平面領域１１ａに付随して頂部及び底部に一対の付属面１１ｚ，１１１ｚが形成されている。つまり、第１面１１は、第１平面領域１１ａの最も突出した部分に隣接して光軸ＡＸに対して直交した付属面１１ｚを有するとともに、第１平面領域１１ａの最も窪んだ部分に隣接して光軸ＡＸに対して直交した付属面１１１ｚを有する。

図８（Ｄ）は、図８（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の別の変形例を示している。この場合、第１平面領域１１ａは、窪んだ位置に形成されており、第２平面領域１１ｂよりも反光ファイバー側又は－Ｚ側に配置されている。また、第１面１１は、第１平面領域１１ａの最も突出した部分に隣接して光軸ＡＸに対して直交した付属面１１ｚを有する。具体的には、付属面１１ｚは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち、下側つまり－Ｙ側においてＸ方向に延びる辺に沿って帯状に形成されている。

図８（Ｅ）は、図８（Ｄ）に示すレンズアレイ素子１０の変形例を示している。この場合、第１面１１は、第１平面領域１１ａの最も窪んだ部分に隣接して光軸ＡＸに対して直交した付属面１１１ｚを有する。具体的には、付属面１１１ｚは、第１平面領域１１ａの周囲４辺のうち、上側つまり＋Ｙ側においてＸ方向に延びる辺に沿って帯状に形成されている。

図８（Ｆ）は、図８（Ｄ）に示すレンズアレイ素子１０の別の変形例を示している。この場合、第１平面領域１１ａに付随して一対の付属面１１ｚ，１１１ｚが形成されている。つまり、第１面１１は、第１平面領域１１ａの最も突出した部分に隣接して光軸ＡＸに対して直交した付属面１１ｚを有するとともに、第１平面領域１１ａの最も窪んだ部分に隣接して光軸ＡＸに対して直交した付属面１１１ｚを有する。

図９（Ａ）は、図８（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の別の変形例を示している。この場合、第１平面領域１１ａに付随して頂部に単一の付属面１１ｚが形成されている。また、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲の対向２辺のうち隅２箇所と中央１箇所とを除いて形成される周辺部１１ｘと、第１平面領域１１ａの周囲のうち隅２箇所と中央１箇所において局所的に形成される凸部１１ｙとを有する。具体的には、一対の凸部１１ｙは、隣接する隅部に配置され、残りの凸部１１ｙは、当該隣接する隅部間の辺に対向して平行に延びる辺の中央に配置されている。

図９（Ｂ）は、図８（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の別の変形例を示している。この場合、第１平面領域１１ａに付随して頂部に単一の付属面１１ｚが形成されている。また、第２平面領域１１ｂは、第１平面領域１１ａの周囲の対向２辺のうち４隅を除いて形成される周辺部１１ｘと、第１平面領域１１ａの周囲の対向２辺のうち４隅において局所的に形成される凸部１１ｙとを有する。この場合、複数の凸部１１ｙ又は複数の分割面領域１１ｑは、光軸ＡＸに垂直でＸＹ面に平行な共通の平面上にある。

〔第６実施形態〕
以下、第６実施形態のレンズアレイ素子等について説明する。なお、第６実施形態のレンズアレイ素子は、第１実施形態のレンズアレイ素子を部分的に変更したものである。

図１０（Ａ）に示すように、第６実施形態のレンズアレイ素子１０の場合、第１平面領域１１ａは、光ファイバー４１の端面４１ａ側に突起して当該端面４１ａに当接する当接領域Ａ１と、当接領域Ａ１よりも後退した周辺領域Ａ２とを有する。当接領域Ａ１は、矩形の輪郭を有し、周辺領域Ａ２は、当接領域Ａ１を周囲から囲んでいる。この場合、光ファイバー４１の端面４１ａとレンズアレイ素子２０の第１平面領域１１ａとの密着性を向上させやすくなる。

図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の変形例を示している。この場合も、第１平面領域１１ａは、光ファイバー４１側に突起して端面４１ａに当接する当接領域Ａ１と、当接領域Ａ１よりも後退した周辺領域Ａ２とを有する。ただし、周辺領域Ａ２は、当接領域Ａ１の左右に設けられている。

図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）に示すレンズアレイ素子１０の別の変形例を示している。この場合も、第１平面領域１１ａは、光ファイバー４１側に突起して端面４１ａに当接する当接領域Ａ１と、当接領域Ａ１よりも後退した周辺領域Ａ２とを有する。ただし、周辺領域Ａ２は、当接領域Ａ１の上下に設けられている。

〔第７実施形態〕
以下、第７実施形態のレンズアレイ素子等について説明する。なお、第７実施形態のレンズアレイ素子は、第１実施形態のレンズアレイ素子を部分的に変更したものである。

図１１（Ａ）に示すように、第７実施形態のレンズアレイ素子１０の場合、第２面１２において、複数の光学面１２ｏがマトリックス状に２次元配置された状態で形成されている。つまり、光学面１２ｏは、横のＸ方向にも縦のＹ方向にも複数個配列されている。光学面１２ｏの配列は、フェルール３１の傾斜当接面３１ａに形成された光ファイバー孔３１ｆの配列に対応するものとなっている。

図１１（Ｂ）及び１１（Ｃ）は、第１平面領域１１ａを形成する範囲を説明する図である。第１平面領域１１ａは、第２面１２の中央部１２ａのうち光学面１２ｏが形成されている領域Ｒ１を光軸ＡＸ方向に平行に第１面１１側に投影した範囲Ｒ２に形成されていればよく、範囲Ｒ２の外側に広がっていてもよい。範囲Ｒ２は、光ファイバー４１の端面４１ａが接触する範囲をカバーできればよく、光学面１２ｏの領域Ｒ１よりも狭くすることができる。

〔第８実施形態〕
以下、第８実施形態のレンズアレイ素子等について説明する。なお、第８実施形態のレンズアレイ素子は、第１実施形態又は第７実施形態のレンズアレイ素子を部分的に変更したものである。

図１２（Ａ）に示すように、第８実施形態のレンズアレイ素子１０の場合、第２面１２において、中央部１２ａと周辺枠部１２ｂとの間にこれらを繋ぐように設けた４つの段差壁面１２ｄが傾斜面となっており、奥の中央部１２ａ側に狭まっている。つまり、段差壁面１２ｄは、面取り状の斜面となっている。これにより、レンズアレイ素子１０の成型時の離形性向上を図ることができる。また、レンズアレイ素子１０の第２面１２に対して無反射コートを形成する際に、周辺枠部１２ｂが成膜時のケラレの原因となることを防止できる。

図１２（Ｂ）に示すように、第８実施形態のレンズアレイ素子１０の場合、第１面１１において、第１平面領域１１ａ及び付属面１１ｚと第２平面領域１１ｂとの間に、これらを繋ぐように設けた３つの段差壁面８１が存在し、この段差壁面８１と第１平面領域１１ａ又は付属面１１ｚとの間に、湾曲面８２，８３が設けられている。つまり、第１平面領域１１ａ及び付属面１１ｚの外周段差部においてＲ面取りが形成されている。これにより、レンズアレイ素子１０の成型時の離形性向上を図ることができる。また、レンズアレイ素子１０の成形用の金型を加工する際に金型の加工性が向上する。

〔第９実施形態〕
以下、第９実施形態のレンズアレイ素子等について説明する。なお、第９実施形態のレンズアレイ素子は、第１実施形態のレンズアレイ素子を部分的に変更したものである。

図１３（Ａ）及び１３（Ｂ）に示すように、第９実施形態のレンズアレイ素子１０の場合、Ｘ方向の両端に一対のピン挿通孔８５を形成している。一対のピン挿通孔８５は、第１平面領域１１ａから第２面１２の中央部１２ａにかけて延びており、第１平面領域１１ａ側や中央部１２ａ側に面取り８６を有する。

図１３（Ｃ）及び１３（Ｄ）に示すように、図１３（Ａ）等に示すレンズアレイ素子１０とフェルール３１とは、第１部分１００ａを構成する。レンズアレイ素子１０のピン挿通孔８５とフェルール３１のピン穴３１ｐには、位置決めピン４３が挿入されている。レンズアレイ素子１０は、一対の位置決めピン４３により、フェルール３１に対して光軸ＡＸに垂直なＸＹ方向に関して位置決めされている。

図１４は、図１３（Ｂ）等に示すレンズアレイ素子１０を部分的に変更したものであり、第２面１２において、複数の光学面１２ｏが２次元配置された状態で形成されている。

〔変形例その他〕
実施形態として説明した上記レンズアレイ素子は、単なる例示であり、各種変形が可能である。例えば、光学面１２ｏの配列、レンズアレイ素子１０の輪郭等は、用途に応じて適宜設定される。

１０…レンズアレイ素子、 １０ａ…基部、 １０ｂ…傾斜部、 １０ｉ…本体、 １１…第１面、 １１ａ…第１平面領域、 １１ｂ…第２平面領域、 １１ｐ…単一面領域、 １１ｑ…分割面領域、 １１ｘ…周辺部、 １１ｙ…凸部、 １１ｚ，１１１ｘ…付属面、 １２…第２面、 １２ａ…中央部、 １２ｂ…周辺枠部、 １２ｏ…光学面、 １３…側面、 ２０…レンズアレイ素子、 ３１，２３１…フェルール、 ３１ａ…傾斜当接面、 ４１…光ファイバー、 ４１ａ…端面、 ４３…位置決めピン、 ９０…計測装置、 ９１…治具、 ９２…顕微鏡光学系、 １００…光ファイバーコネクター、 １００ａ…第１部分、 １００ｂ…第２部分、 １００ｃ…クランプ、 １１１ｚ…付属面、 Ａ１…当接領域、 Ａ２…周辺領域、 ＡＸ…光軸

Claims (7)

1. 光インターコネクションに用いられるレンズアレイ素子であって、
   光ファイバーと隣接する第１面と、
   本体を挟んで前記第１面の反対側に配置され、複数の光学面を配列させて設けた第２面とを備え、
   前記第１面は、前記光ファイバーの光軸に対して傾斜している第１平面領域と、光軸に対して直交する第２平面領域とを有し、
   前記第１面は、前記第１平面領域の最も突出した部分に隣接して光軸に対して直交した付属面を有することを特徴とするレンズアレイ素子。
2. 前記光ファイバーと隣接する前記第１面は、前記第２平面領域として、光軸に対して直交する複数の分割面領域を含むことを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ素子。
3. 前記光ファイバーと隣接する前記第１面は、前記第２平面領域として、前記第１平面領域の周囲に形成されるとともに光軸に対して直交する単一面領域を含むことを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ素子。
4. 前記第２平面領域は、前記第１平面領域の周囲の少なくとも一部に形成されて周辺部から突起する３以上の凸部を有することを特徴とする請求項２に記載のレンズアレイ素子。
5. 前記第１平面領域は、前記光ファイバーの端面側に突起して当該端面に当接する当接領域と、前記当接領域よりも後退した周辺領域とを有することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のレンズアレイ素子。
6. 前記第２面は、前記複数の光学面を形成した中央部と、前記中央部を囲む周辺枠部とを有することを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のレンズアレイ素子。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載のレンズアレイ素子を含む第１部分と、
   請求項１～６のいずれか一項に記載のレンズアレイ素子を含む第２部分とを備え、
   前記第１部分と前記第２部分とを着脱可能に連結したことを特徴とする光ファイバーコネクター。

Images