JPH0584901U - 積層レンズアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平板マイクロレンズを複数枚積層して、光検
出素子等の光デバイスへの集光用光学系を構成する場合
に、光デバイスをセットする空間を大きく確保できるよ
うにする。 【構成】 積層レンズアレイ１０は、透明基板の片面側
にレンズ２を配列形成してなる２枚の平板マイクロレン
ズ１Ａ、１Ｂを、一方のレンズ形成面と他方の基板裏面
（レンズ２形成面とは反対側の面）とを対向させて積層
固着して構成されている。すなわち、一方の平板マイク
ロレンズ１Ｂのレンズ形成面を外面に露出させるととも
に、その面を光検出素子４に対向させている。これによ
り、基板部分を含まない空間のみのワーキングディスタ
ンスｄを確保できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、列状あるいはマトリクス状に配列したレーザー光源や光ファイバか らの出射光線を、同様に配列した光検出素子や光ファイバ等の光デバイスに集光 入射させる場合に有用なレンズアレイ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ガラス、有機樹脂等の透明基板中に、イオン交換、拡散共重合などによって周 囲よりも屈折率の大な略半球状あるいは略半円柱状の微小レンズ部分を多数配列 形成した平板マイクロレンズは、通常の球面レンズの配列では不可能であるよう な極めて小径、高集積度、高配列精度でレンズアレイを構成できることから、画 像処理、光結合など広い分野で急速に用途が拡大しつつある。

【０００３】 これら用途の１つとして、多数配列されたレーザダイオード、光ファイバなど からの光源光を光ファイバアレイに同時並列入射させる光結合素子がある。 このようなアレイ状の光結合に平板マイクロレンズを使用する場合、単一の平板 マイクロレンズでは充分な開口数（ＮＡ）が得られないことがあり、このような 場合は図２に示すように２枚の平板マイクロレンズ１Ａ、１Ｂを、レンズ部分２ の露出面同士を対向させた状態で貼り合わせた構造が提案されている（例えば、 ＳＰＩＥ’９１論文”Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ ｔｉｃｓ ｏｆ Ｐｌａｎａｒ Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ”）。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記貼り合わせ構造の積層レンズアレイを用いて、光ファイバ３あるいはレー ザー光源からの拡散出射光を光検出素子４に集光入射させる場合、積層レンズア レイ１０のワーキングディスタンスｄが１枚の平板マイクロレンズ１Ｂの厚みｔ の分だけ減少し、光検出素子４等の光デバイスをセットする空間がそれだけ制約 を受けるという問題点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

積層レンズアレイを構成する平板マイクロレンズのうち少なくとも１枚は、そ のレンズ形成面を外面に露出させた向きとする。

【０００６】

【作用】

レンズ面と外部素子との間にレンズ基板が介在されず、その分ワーキングディ スタンスｄを従来よりも大きくとることができ、光検出素子等の光デバイスを広 い空間範囲でセットできるようになり、組立作業性が大きく向上する。

【０００７】

【実施例】

以下本考案を図１に示した実施例に基づき詳細に説明する。 図１において積層レンズアレイ１０は、ガラス、有機樹脂などの透明基板の片面 側にレンズ２を配列形成してなる２枚の平板マイクロレンズ１Ａ、１Ｂを、一方 のレンズ形成面と他方の基板裏面（レンズ２形成面とは反対側の面）とを対向さ せて積層固着して構成されている。すなわち、一方の平板マイクロレンズ１Ｂの レンズ形成面を外面に露出させるとともに、その面を光検出素子４に対向させて いる。

【０００８】 なお、２枚の平板マイクロレンズ１Ａ、１Ｂを積層固着するに当たっては、透 明接着剤層を介して貼り合わせてもよいし、あるいは基板周縁部において適当な 治具により固定してもよい。 また、平板マイクロレンズ１Ａ（１Ｂ）の表面には必要に応じて無反射コート膜 を施しても良い。

【０００９】 一例として、大きさが４０ｍｍ角の透明ガラス基板にレンズ２を配列ピッチ０ ．２５ｍｍ間隔で多数配列形成した平板マイクロレンズを２枚用意し、図１にお いて第１レンズ１Ａの方を厚み１．２５ｍｍまで裏面側から研磨し、第２レンズ １Ｂを厚み０．２ｍｍまで裏面側から研磨したものを準備した。

【００１０】 なお、第１レンズ１Ａのレンズ２は、焦点距離が０．７８ｍｍ（波長λ＝１． ５μｍ）で直径は０．３ｍｍである。 また第２レンズ１Ｂのレンズ２は、焦点距離が０．６９ｍｍ、直径０．２８ｍｍ である。

【００１１】 次に、第２レンズ１Ｂのレンズ面に無反射膜（ＳｉＯ₂とＴｉＯ₂の多層膜） を施した後、図１の配置関係で両レンズ１Ａ、１ＢをＵＶ硬化樹脂を介して接着 した。この貼り合わせに当たっては、レンズ同士の光軸合わせを正確にするため に、両眼二視野のフォトマスクアライナーを用いるとよい。 次いで、これをスライサーなどの切断機を用いて２ｍｍ角の大きさに切断し、 積層レンズアレイのチップを製作した。

【００１２】 このようにして得られた積層レンズアレイを用いて、図１のように列状に並べ たシングルモード光ファイバ３からの出射光（光源は波長λ＝１．５μｍの半導 体レーザー）を、列状に並べた光検出素子４に集光する光結合実験を行った。 この結果、光検出素子４の有効径２５μｍの時の最小結合損失は−０．１１ｄＢ であった。

【００１３】 またこの実験では、光ファイバ３側の第１レンズ１Ａは、λ＝１．５μｍの光 に対する焦点距離は約０．７８ｍｍであったが、基板ガラス（屈折率約１．６） 中での焦点距離は約１．２５ｍｍであった。 これに合わせて第１レンズ１Ａの基板厚みを１．２５ｍｍにしておいたので、 光ファイバ３の先端を第１レンズ１Ａの裏面に密着固定することによって、第２ レンズ１Ｂには常にコリメートされた光が入射することになる。

【００１４】

【考案の効果】

本考案によれば、積層レンズアレイのワーキングディスタンスｄにレンズ基板 厚み分の減少がなく、光検出素子等の光デバイスをセットする空間がより広くと れるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す断面図

【図２】従来の積層レンズアレイ構造を示す断面図

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ 平板マイクロレンズ ２ レンズ部分 ３ 光ファイバ ４ 光検出素子 １０ 積層レンズアレイ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板の一面側に周囲とは屈折率の異
   なる領域からなるレンズ部分を多数配列形成した平板マ
   イクロレンズの複数枚を積層し固着してなる積層レンズ
   アレイにおいて、前記平板マイクロレンズのうち少なく
   とも１枚はそのレンズ形成面を外面に露出させたことを
   特徴とする積層レンズアレイ。