WO2012036150A1 - レンズアレイおよびそのレンズエッジ検出方法 - Google Patents
レンズアレイおよびそのレンズエッジ検出方法 Download PDFInfo
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- G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
Definitions
- the present invention relates to a lens array and a lens edge detection method thereof, and more particularly to a lens array suitable for detection of a peripheral end portion of a lens surface when measuring the position of the lens surface and a lens edge detection method thereof.
- a photoelectric conversion device including a plurality of light emitting elements such as VCSEL (Vertical Cavity Surface ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Emitting Laser)
- a plurality of optical fibers as an example of an optical transmission body are attached so as to face each lens surface on the exit side of the lens array.
- the lens array is thus arranged between the photoelectric conversion device and the optical fiber, and the light emitted from each light emitting element of the photoelectric conversion device is optically applied to the end face of each optical fiber by each lens. It is possible to perform multi-channel optical communication (transmission) by coupling to.
- the lens array can be used for reception by optically coupling the end face of the optical fiber to a light receiving element (photo detector, etc.) provided in the photoelectric conversion device, In some cases, it was used for optical coupling of the end faces of the two.
- this type of lens array is mainly formed by injection molding of a resin material (for example, polyetherimide) using a mold.
- FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of such a lens array 1 conventionally employed.
- 8 is a plan view of FIG. 7, and
- FIG. 9 is a bottom view of FIG.
- the lens array 1 has a long plate-like translucent substrate 2 whose planar shape is substantially rectangular, and the thickness (plate) of the translucent substrate 2
- a plurality of convex first lens surfaces 4 are formed on one end surface in the (thickness) direction (vertical direction in FIG. 7), that is, the upper end surface 3.
- the first lens surfaces 4 are aligned and formed so as to be adjacent to each other along the longitudinal direction of the translucent substrate 2, and the outer shapes are all formed in a circle having the same diameter.
- the upper end surface 3 is formed in a two-stage structure including a central portion 3a and a peripheral portion 3b, and each first lens surface 4 is formed in the central portion 3a.
- Each of these first lens surfaces 4 faces the end surfaces of a plurality of optical fibers, for example, in use.
- each second lens surface 6 is formed in accordance with a design such that the optical axes thereof coincide with each other corresponding to each first lens surface 4 (that is, coaxial), and 1 having the same diameter as the lens surface 4.
- the optical axis direction of both lenses 4 and 6 corresponds to the vertical direction in FIG. In FIG.
- the lower end surface 5 is formed in a two-stage structure of a central portion 5a and a peripheral portion 5b, and each second lens surface 6 is formed in the central portion 5a.
- Each of the second lens surfaces 6 faces, for example, a plurality of light emitting elements of the photoelectric conversion device in a use state.
- optical fibers or photoelectric conversion devices to be attached to the lens array 1 are arranged at both outer positions in the alignment direction with respect to the formation regions of the lens surfaces 4 and 6 in the translucent substrate 2.
- a pair of positioning holes 7 are formed for positioning.
- Each positioning hole 7 is formed so as to penetrate the translucent substrate 2 in the vertical direction from the peripheral portion 3 b on the upper end surface 3 to the peripheral portion 5 b on the lower end surface 5.
- the upper end surface 3 and the lower end surface 5 may be formed so that the portion where the positioning hole 7 is formed has a step in any of the central portions 3a and 5a and the peripheral portions 3b and 5b.
- a fiber positioning pin disposed on a multi-core integrated connector that accommodates end portions of a plurality of optical fibers is fitted from the first lens surface 4 side in use.
- the device positioning pins arranged on the semiconductor substrate of the photoelectric conversion device are fitted from the second lens surface 6 side.
- a convex portion, a hole portion (bottomed hole), or a combination of these may be formed.
- Such a lens array 1 has been proposed in Patent Document 1, for example.
- such a lens array 1 has a positional accuracy of the lens surfaces 4 and 6, particularly a relative positional accuracy of the lens surfaces 4 and 6 corresponding to each other (in other words, Coaxial accuracy) was important.
- FIG. 10 shows an outline of the position measurement of the lens surfaces 4 and 6 of the lens array 1 conventionally employed.
- the position measurement of the lens surfaces 4 and 6 an enlarged image of the lens surfaces 4 and 6 is detected (captured) by the principle of a microscope, and the position measurement is performed based on the detection result.
- the measuring machine 8 to be used was used. Examples of such a measuring machine 8 include a non-contact three-dimensional measuring device (manufactured by Mitaka Kogyo Co., Ltd.) and other microscopes.
- the lens array 1 When performing position measurement using such a measuring instrument 8, for example, as shown in FIG. 10A, first, the lens array 1 is placed on the XY stage 10 of the measuring instrument 8 and the first thereof. It is installed so that the lens surface 4 faces the objective lens 11 of the measuring device 8.
- the XY stage 10 can be moved in the X direction (left and right direction in FIG. 10) and the Y direction (perpendicular direction in FIG. 10) by an actuator (not shown).
- the objective lens 11 can be moved in the Z direction (vertical direction in FIG. 10) by an autofocus mechanism (not shown). Note that the Z direction corresponds to the optical axis direction in the lens array 1 in a state of being installed on the stage 10.
- the XY stage 10 and the objective lens 11 are appropriately moved, the laser light emitted from the laser light source 12 of the measuring device 8 is converged by the objective lens 11 and irradiated onto the lens array 1, and the reflected light is reflected on the objective lens. 11, an image of the end of the inner peripheral surface of one positioning hole 7 on the first lens surface 4 side (hereinafter referred to as the first inner peripheral surface end) is detected while forming an image on the CCD camera 14.
- An optical system such as a beam splitter 15 or a lens 16 is disposed on the optical path between the objective lens 11 and the CCD camera 14 as necessary. Further, the detection image by the CCD camera 14 can be confirmed on the screen of the monitor TV 18.
- the detection of the image of the first inner peripheral surface end portion of the positioning hole 7 is performed by focusing the objective lens 11 on one point on the first inner peripheral surface end portion of the positioning hole 7 in the first manner.
- a series of detection operations for detecting the image of each point is performed.
- the coordinates of each point are acquired each time the image of each point is detected.
- the origin of the coordinates is set at a position on the XY stage 10 corresponding to the measuring machine 8.
- the acquisition is performed so far.
- the coordinates of the center point of the end portion of the first inner peripheral surface of the positioning hole 7 are obtained.
- a line segment L connecting the center points of the first inner peripheral surface ends of the two positioning holes 7 calculated as described above is calculated (see FIG. 11), and based on the calculated line segment L.
- the coordinates of one point on the lens array 1 to be the position reference point when the position of the first lens surface 4 is measured are calculated.
- one point on the lens array 1 may be a point P where a perpendicular bisector of the line segment L (one-dot chain line portion in the figure) intersects the front end portion of the upper end surface 3. Good.
- the detection of the image of the peripheral end portion (in other words, the outline or the outline) of the first lens surface 4 is performed.
- This operation is performed as an image detection operation for a plurality of points on the peripheral edge of one lens surface 4.
- coordinates based on the reference point (that is, the origin (0, 0)) for each point on the peripheral edge of the first lens surface 4 are acquired every time the image of each point is detected. To go.
- the position measurement of the first lens surface 4 is completed by calculating the coordinates of the center point of the first lens surface 4 for all the first lens surfaces 4.
- the lens array 1 is inverted from the state of FIG.
- the lens array 1 is placed on the XY stage 10 so that the second lens surface 6 faces the objective lens 11.
- the position of the second lens surface 6 is measured by calculating the coordinates of the center point of each second lens surface 6 in the same manner as in the case of the first lens surface 4.
- a second inner peripheral surface end portion an image of an end portion on the peripheral surface on the second lens surface 6 side (hereinafter referred to as a second inner peripheral surface end portion) is used. This is because the image of the end portion of the first inner peripheral surface of the positioning hole 7 cannot be detected from the thickness of the translucent substrate 2 from the second lens surface 6 side.
- the coordinates of the center points of the lens surfaces 4 and 6 are determined from the design coordinates to a predetermined value. Whether or not the error is within an allowable error (for example, ⁇ 0.1), and the relative deviation of the coordinates of the center points of the lens surfaces 4 and 6 corresponding to each other is within the allowable amount (for example, ⁇ 0.1).
- the accuracy of the positional accuracy of the lens surfaces 4 and 6 is determined based on whether or not the lens surface is within the range.
- the lens array 1 when switching to the position measurement of the other lens surface 6 after the position measurement of the one lens surface 4 is completed, the lens array 1 must be inverted and re-installed on the measuring instrument 8. Since a reference point at a position different from the position reference point used to measure the position of one lens surface 4 had to be newly set, a great amount of labor, time, and time were required to measure the positions of both lens surfaces 4 and 6. There was a problem of cost.
- the reference points of the positions obtained when measuring the positions of the lens surfaces 4 and 6 are, for example, the shape error of the positioning hole 7 and the lens array 1 when the lens array 1 is re-installed in the measuring machine 8. In some cases, they may deviate from each other due to installation errors. In such a case, when evaluating the coaxial accuracy between the lens surfaces 4 and 6 corresponding to each other, the coordinates of the center points of the lens surfaces 4 and 6 are calculated based on the origins that are shifted from each other. Therefore, there has been a problem that it is difficult to make an accurate pass / fail judgment.
- the present invention has been made in view of such problems, and can reduce labor, time and cost required for measuring the position of the lens surface, and improve measurement accuracy and mass productivity. It is an object of the present invention to provide a lens array that can be used and a lens edge detection method thereof.
- the lens array according to claim 1 of the present invention is characterized in that a plurality of circular first lens surfaces formed on one end surface in the thickness direction of a plate-like translucent substrate. And a plurality of second circular surfaces respectively corresponding to the first lens surfaces formed coaxially with the plurality of first lens surfaces on the other end surface in the thickness direction of the translucent substrate.
- a lens array comprising: a lens surface, wherein the detection of the images of the peripheral ends of both lens surfaces from the first lens surface side when measuring the positions of the first lens surface and the second lens surface is provided.
- the first lens surface is formed with a smaller diameter than the second lens surface corresponding to the first lens surface, and light is transmitted through the translucent substrate.
- the image of the peripheral edge of the second lens surface is In that it is possible to detect from the first lens surface.
- the first lens surface is formed to have a smaller diameter than the second lens surface, and an image of the peripheral end portion of the second lens surface is formed on the translucent substrate.
- the feature of the lens array according to claim 2 is that the lens array according to claim 1 is further used for setting a reference of a position when measuring the position of the first lens surface on the translucent substrate.
- the specific shape made possible is that it is formed so as to be detectable from the first lens surface side.
- the position reference based on the specific shape set when measuring the position of the first lens surface is used as it is when measuring the position of the second lens surface. be able to.
- the lens array according to claim 3 is characterized in that, in claim 2, the specific shape is used for positioning at the time of mounting the optical transmission body or the photoelectric conversion device to be mounted on the one end face. This is in the shape of the positioning structure.
- the existing shape can be utilized for the position measurement of a lens surface.
- the lens array according to claim 4 is characterized in that, in any one of claims 1 to 3, the first lens surface and the second lens surface are incident on one lens surface.
- the divergent light is formed so as to be emitted as convergent light from the other lens surface.
- both optical coupling with an optical transmission body and a photoelectric conversion device, and optical coupling between optical transmission bodies can be performed appropriately.
- the lens edge detection method is characterized in that a plurality of circular first lens surfaces formed on one end surface in the thickness direction of a plate-like translucent substrate, and the translucent base.
- the imaging optical system is focused on the peripheral end portion of the first lens surface with respect to the installed lens array to detect an image of the peripheral end portion of the first lens surface.
- the second lens surface through the light transmission through the translucent substrate with respect to the lens array installed on the installation position in the second step.
- the first to fourth steps detect the images of the peripheral ends of both lens surfaces when measuring the positions of the first lens surface and the second lens surface. Since it can be performed only by the detection operation from the first lens surface side, it is not necessary to reverse the lens array when measuring the position of the second lens surface after measuring the position of the first lens surface. It is possible to measure the position of the lens surface with high accuracy using a single position reference.
- the present invention it is possible to reduce labor, time and cost required for measuring the position of the lens surface, and to improve measurement accuracy and mass productivity.
- Sectional drawing and partial enlarged view which show embodiment of the lens array which concerns on this invention Plan view of the lens array of FIG. Bottom view of the lens array of FIG.
- the top view which shows the modification of the lens array which concerns on this invention
- Bottom view of FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a lens edge detection method according to the present invention.
- Sectional drawing which shows an example of the conventional lens array Plan view of FIG. Bottom view of FIG.
- Conceptual diagram showing a method for measuring the position of a lens surface in a conventional lens array
- Schematic diagram showing an example of a reference point setting method in the position measurement method of FIG.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of the lens array 20 in the present embodiment and a partially enlarged view thereof.
- 2 is a plan view of FIG. 1
- FIG. 3 is a bottom view of FIG.
- the lens array 20 in the present embodiment detects images at the peripheral ends of both the lens surfaces 4 and 6 when measuring the positions of the first lens surface 4 and the second lens surface 6.
- the first lens surface 4 is formed so that it can be performed only by the detection operation.
- the diameter d of the first lens surface 4 is larger than the diameter D of the second lens surface 6 corresponding to the first lens surface 4. It is formed small. Such a relationship is established for all the first lens surfaces 4. Thus, an image of the peripheral end portion of the second lens surface 6 can be detected from the first lens surface 4 side through light transmission through the translucent substrate 2.
- D may be 250 ⁇ m and the value of d may be 230 ⁇ m.
- the reference point that is, the origin of the position when the position of the first lens surface 4 is measured is obtained, the reference point is transmitted from the first lens surface 4 side.
- the present invention can be applied as it is to the position measurement of the second lens surface 6 that can be detected (imaged) through the transmission of light through the substrate 2.
- the reference point may be set by using the outer shape (specific shape) of the positioning hole 7 (positioning structure) as in the prior art, but in the present embodiment, the reference point on the first lens surface 14 side is used. Since only setting is required, it is sufficient to detect only the image of the first inner peripheral surface end portion of the positioning hole 7, and the image of the second inner peripheral surface end portion of the positioning hole 7 is not required.
- both lens surfaces 4 and 6 can be measured using a single reference point, the coaxial accuracy of both lens surfaces 4 and 6 can be evaluated appropriately.
- the present invention can be effectively applied not only to the 12-channel lens array 20 shown in FIGS. 1 to 3, but also to the 24-channel lens array 21 shown in FIGS. 4 and 5, for example.
- the lens array 21 shown in FIGS. 4 and 5 has a configuration in which a series of twelve lens surfaces 4 and 6 are arranged in two rows in parallel.
- both lens surfaces 4 and 6 may be formed so that diverging light incident on one lens surface 4 and 6 is emitted from the other lens surface 4 and 6 as convergent light.
- both lens surfaces 4 and 6 may be the same or different.
- the object light from the peripheral end of the second lens surface is After passing through the transparent substrate 2 toward the first lens surface 4 side, the light is emitted in the same direction as the optical axis direction of the first lens surface 4 from the emission position on the first lens surface 4 side. It is desirable.
- the gap between the first lens surfaces 4 adjacent to each other It is desirable to form on the flat surface 22 perpendicular to the optical axis direction.
- the lens array 20 (21) as described above is formed (first step).
- the reference point is set based on the detection image of the end portion of the first inner peripheral surface of the positioning hole 7 in the same manner as before.
- the objective lens 11 is focused on the peripheral end portion of the first lens surface 4 with respect to the lens array 20 (21), and the image of the peripheral end portion of the first lens surface 4 is detected ( (3rd step).
- the detection of the image of the peripheral end portion of the first lens surface 4 in the third step is performed as a series of detection operations for detecting a plurality of points on the peripheral end portion, as in the prior art.
- the coordinates of the center point of the first lens surface 4 are calculated based on the image of the peripheral end portion of the first lens surface 4 detected in the third step.
- the position measurement of the first lens surface 4 is completed by performing the calculation of the coordinates of the center point of the first lens surface 4 on all the first lens surfaces 4. To do.
- the process proceeds to the position measurement of the second lens surface 6. At this time, it is not necessary to invert the lens array 20 (21) and install it again on the XY stage 10, and to newly set a position reference point. There is no need to set it again.
- the objective lens 11 is made transparent to the lens array 20 (21) installed on the XY stage 10. Focusing on the peripheral end portion of the second lens surface 6 through the transmission of light through the substrate 2, the image of the peripheral end portion of the second lens surface 6 is detected (fourth step).
- the detection of the image of the peripheral end portion of the second lens surface 6 in the fourth step is performed as a series of detection operations for detecting a plurality of points on the peripheral end portion.
- the position measurement of the second lens surface 6 is completed by calculating the coordinates of the center point of the second lens surface 6 for all the second lens surfaces 6.
- the first lens surface 4 is formed to have a smaller diameter than the second lens surface 6, and the image at the peripheral edge of the second lens surface 6 is translucent.
- both the lens surfaces 4, 6 when measuring the positions of the first lens surface 4 and the second lens surface 6 are used.
- the detection of the image at the peripheral end can be performed only by the detection operation from the first lens surface 4 side. This eliminates the need to invert the lens array 20 (21) when the position of the second lens surface 6 is measured after the position of the first lens surface 4 is measured.
- the present invention can be effectively applied to a lens array having more channels than 24 channels.
- the present invention can be effectively applied to an optical transmission body other than an optical fiber such as an optical waveguide.
- the position measurement of the first lens surface 4 and the position measurement of the second lens surface 6 are thereafter performed as long as the reference point of the position is obtained by imaging from the first lens surface 4 side. Either of these may be performed first.
- the outer shape of the alignment mark is adopted as a specific shape, and the position measurement reference point It may be used for setting.
Abstract
【課題】レンズ面の位置測定に要する労力、時間およびコストの軽減を図ることができるとともに、測定精度および量産性の向上を図ることができるレンズアレイおよびそのレンズエッジ検出方法を提供する。 【解決手段】第１レンズ面４および第２レンズ面６の位置を測定する際における両レンズ面４、６の周端部の像の検出を第１レンズ面４側からの検出作業のみによって行うことを可能とするために、第１のレンズ面４が、これに対応する第２のレンズ面６よりも小径に形成され、透光性基材２における光の透過を介して第２のレンズ面６の周端部の像を第１レンズ面４側から検出可能とされていること。
Description
本発明は、レンズアレイおよびそのレンズエッジ検出方法に係り、特に、レンズ面の位置を測定する際におけるレンズ面の周端部の検出に好適なレンズアレイおよびそのレンズエッジ検出方法に関する。
近年、通信の高速化および通信デバイスの小型化のニーズを反映して、マルチチャンネルの光通信をコンパクトな構成で実現するのに有効な光学部品として、複数のレンズが並列配置されたレンズアレイの需要が益々高まりつつある。
この種のレンズアレイは、実使用状態において、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等の複数の発光素子を備えた光電変換装置が、各発光素子をレンズアレイの入射側の各レンズ面に臨ませるようにして取り付けられるとともに、光伝送体の一例としての複数の光ファイバが、これらの端面をレンズアレイの出射側の各レンズ面に臨ませるようにして取り付けられるようになっていた。そして、レンズアレイは、このように光電変換装置と光ファイバとの間に配置された状態で、光電変換装置の各発光素子から出射された光を、各レンズによって各光ファイバの端面に光学的に結合させることにより、マルチチャンネルの光通信（送信）を行うことが可能とされていた。
なお、このような送信用の用途以外にも、レンズアレイは、光ファイバの端面を光電変換装置に備えられた受光素子（フォトディテクタ等）に光学的に結合させて受信に用いることや、光ファイバの端面同士の光学的な結合に用いることもあった。また、この種のレンズアレイは、金型を用いた樹脂材料（例えば、ポリエーテルイミド等）の射出成形によって形成することが主流となっている。
ここで、図７は、このような従来から採用されていたレンズアレイ１の一例を示す断面図である。また、図８は、図７の平面図であり、図９は図７の下面図である。
図７に示すように、レンズアレイ１は、平面形状が略長方形状とされた長尺な板状の透光性基材２を有しており、この透光性基材２の厚み（板厚）方向（図７における上下方向）における一方の端面すなわち上端面３には、凸状の複数の第１のレンズ面４が形成されている。図８に示すように、各第１のレンズ面４は、透光性基材２の長手方向に沿って互いに隣接するように整列形成されているとともに、外形がいずれも同径の円形に形成されている。なお、図８においては、上端面３が中央側の部位３ａおよび周辺側の部位３ｂの２段構造に形成されていて、中央側の部位３ａに各第１のレンズ面４が形成されている。これら各第１のレンズ面４は、使用状態において例えば複数本の光ファイバの端面にそれぞれ臨むようになっている。
一方、図７に示すように、透光性基材２の厚み方向における他方の端面すなわち下端面５には、第１のレンズ面４と同数の凸状の第２のレンズ面６が形成されている。図９に示すように、各第２のレンズ面６も、各第１のレンズ面４と同様に、透光性基材２の長手方向に沿って互いに隣接するように整列形成されているとともに、外形がいずれも同径の円形に形成されている。さらに、各第２のレンズ面６は、それぞれに対応する各第１のレンズ面４と互いに光軸が一致する（すなわち、同軸状となる）ような設計にしたがって形成されているとともに、各第１のレンズ面４と同径に形成されている。なお、両レンズ４、６の光軸方向は、図７における上下方向に相当する。また、図９においては、下端面５が中央側の部位５ａおよび周辺側の部位５ｂの２段構造に形成されていて、中央側の部位５ａに各第２のレンズ面６が形成されている。これら各第２のレンズ面６は、使用状態において例えば光電変換装置の複数の発光素子にそれぞれ臨むようになっている。
さらに、図７～図９に示すように、透光性基材２におけるレンズ面４、６の形成領域に対する整列方向の両外側位置には、レンズアレイ１に取り付けられるべき光ファイバまたは光電変換装置の位置決めを行うための一対の位置決め孔７が形成されている。各位置決め孔７は、上端面３における周辺側の部位３ｂから下端面５における周辺側の部位５ｂに亘って透光性基材２を上下方向に貫通するように形成されている。なお、上端面３および下端面５は、位置決め孔７を形成する部位が、中央側の部位３ａ、５ａおよび周辺側の部位３ｂ、５ｂのいずれとも段差を有するように形成されていてもよい。このような位置決め孔７には、使用状態において、例えば、複数本の光ファイバの端部を収容した多芯一体型のコネクタに配置されたファイバ位置決めピンが第１のレンズ面４側から嵌合するとともに、光電変換装置の半導体基板に配置されたデバイス位置決めピンが第２のレンズ面６側から嵌合することになる。ただし、光ファイバ側／光電変換装置側の位置決め構造に応じては、位置決め孔７の代わりに、凸部または穴部（有底孔）もしくはこれらを組み合わせた構造が形成される可能性もある。
このようなレンズアレイ１は、これまでにも、例えば、特許文献１において提案されている。
ところで、このようなレンズアレイ１は、良好な光結合効率を実現する上で、各レンズ面４、６の位置精度、とりわけ互いに対応するレンズ面４、６同士の相対位置精度（換言すれば、同軸精度）が重要とされていた。
このため、このような各レンズ面４、６の位置精度を判定すべく各レンズ面４、６の位置を測定する際には、ミクロンオーダ以下の極めて高い測定精度が要求されていた。
ここで、図１０は、このような従来から採用されていたレンズアレイ１のレンズ面４、６の位置測定の概要を示している。
図１０に示すように、従来から、各レンズ面４、６の位置測定には、顕微鏡の原理によって各レンズ面４、６の拡大像を検出（撮像）し、検出結果に基づいて位置測定を行う測定機８が用いられていた。このような測定機８としては、例えば、非接触三次元測定装置（三鷹光器株式会社製）やその他のマイクロスコープを挙げることができる。
このような測定機８を用いて位置測定を行う際には、例えば、まず、図１０（ａ）に示すように、測定機８のＸＹステージ１０上に、レンズアレイ１を、その第１のレンズ面４が測定機８の対物レンズ１１に臨むように設置する。なお、ＸＹステージ１０は、不図示のアクチュエータによってＸ方向（図１０における左右方向）およびＹ方向（図１０における紙面垂直方向）に移動可能とされている。また、対物レンズ１１は、不図示のオートフォーカス機構によってＺ方向（図１０における上下方向）に移動可能とされている。なお、Ｚ方向は、ステージ１０上に設置された状態のレンズアレイ１における光軸方向に相当する。
次いで、ＸＹステージ１０および対物レンズ１１を適宜移動させるとともに、測定機８のレーザ光源１２から出射されたレーザ光を対物レンズ１１によって収束させてレンズアレイ１上に照射し、その反射光を対物レンズ１１を経てＣＣＤカメラ１４に結像させつつ、１つの位置決め孔７の内周面における第１のレンズ面４側の端部（以下、第1の内周面端部と称する）の像を検出する。なお、対物レンズ１１とＣＣＤカメラ１４との光路上には、必要に応じてビームスプリッタ１５やレンズ１６等の光学系が配置される。また、ＣＣＤカメラ１４による検出像は、モニタＴＶ１８の画面上で確認することができる。
ここで、位置決め孔７の第１の内周面端部の像の検出は、対物レンズ１１を位置決め孔７の第１の内周面端部上の一点に合焦させる作業を、第１の内周面端部上の互いに異なる複数の点に対して繰り返すことによって、各点の像を検出するための一連の検出作業として行う。そして、その過程で、各点の座標を、各点の像の検出の都度取得していく。ただし、このときの座標は、その原点が測定機８に応じたＸＹステージ１０上の位置にとられている。
そして、このような位置決め孔７の第１の内周面端部の像の検出が完了した場合、すなわち、前述した複数の点のすべての像が検出された場合には、これまでに取得していた各点の座標の重心座標を算出することによって、位置決め孔７の第１の内周面端部の中心点の座標を求める。
さらに、このような第１の内周面端部の中心点の座標の算出を、もう１つの位置決め孔７に対しても行う。
次いで、このようにして算出された２つの位置決め孔７の第１の内周面端部の中心点同士を結ぶ線分Ｌを割り出し（図１１参照）、割り出された線分Ｌに基づいて、第１のレンズ面４の位置を測定する際における位置の基準点となるべきレンズアレイ１上の一点の座標を算出する。このレンズアレイ１上の一点は、例えば、図１１に示すように、線分Ｌの垂直二等分線（図中の一点鎖線部）が上端面３の前端部と交わる点Ｐであってもよい。
次いで、このようにして算出されたレンズアレイ１上の一点Ｐの座標を、原点（０，０）として座標変換することによって、第１のレンズ面４の位置を測定する際における位置の基準点を設定する。
次いで、位置決め孔７の第１の内周面端部の像の検出と同じ要領で、第１のレンズ面４の周端部（換言すれば、輪郭もしくは外形線）の像の検出を、第１のレンズ面４の周端部上の複数の点の像の検出作業として行う。そして、その過程で、第１のレンズ面４の周端部上の各点についての基準点（すなわち原点（０，０））を基準とした座標を、各点の像の検出の都度取得していく。
そして、このような第１のレンズ面４の周端部の像の検出が完了した場合には、これまでに取得していた第１のレンズ面４の周端部上の各点の座標の重心座標を算出することによって、基準点を基準とした第１のレンズ面４の中心点の座標を求める。
さらに、このような第１のレンズ面４の中心点の座標の算出を、すべての第１のレンズ面４に対して行うことによって、第１のレンズ面４の位置測定が完了する。
次に、このような第１のレンズ面４の位置測定が完了した後には、図１０（ｂ）に示すように、今度は、レンズアレイ１を図１０（ａ）の状態から反転させて（裏返して）、第２のレンズ面６が対物レンズ１１に臨むようにレンズアレイ１をＸＹステージ１０上に設置する。
そして、第１のレンズ面４の場合と同じ要領で各第２のレンズ面６の中心点の座標を算出することによって、第２のレンズ面６の位置測定を行う。
ただし、このときの位置の基準点すなわち原点（０，０）の算出には、前述した位置決め孔７の第１の内周面端部の像の代わりに、これに対向する位置決め孔７の内周面における第２のレンズ面６側の端部（以下、第２の内周面端部と称する）の像が用いられることになる。蓋し、第２のレンズ面６側からは、位置決め孔７の第１の内周面端部の像は透光性基材２の厚みによって検出できないからである。
そして、このようにして位置測定が行われた各レンズ面４、６の位置精度を評価する際には、各レンズ面４、６のそれぞれの中心点の座標が、設計上の座標から所定の許容誤差（例えば、φ０．１）以内に収まっているか否か、また、互いに対応する両レンズ面４、６の中心点同士の座標の相対的なズレが許容量（例えば、φ０．１）以内に収まっているか否かに基づいて、レンズ面４、６の位置精度の良否を判定していた。
しかしながら、従来は、一方のレンズ面４の位置測定が完了した後に他方のレンズ面６の位置測定に切り替える際に、レンズアレイ１を反転させて測定機８に設置し直さなければならない上に、一方のレンズ面４の位置測定に用いた位置の基準点とは異なる位置の基準点を新たに設定し直さなければならかったため、両レンズ面４、６の位置測定に多大な労力、時間およびコストを要するといった問題が生じていた。
さらに、こればかりでなく、両レンズ面４、６の位置測定の際にそれぞれ求められた位置の基準点は、例えば、位置決め孔７の形状誤差やレンズアレイ１を測定機８に設置し直す際の設置誤差等に起因して互いにずれる場合があった。そして、このような場合には、互いに対応する両レンズ面４、６同士の同軸精度を評価する際に、両レンズ面４、６の中心点の座標が、それぞれ互いにずれた原点を基準として算出されたものとなるため、正確な良否判定を行うことが困難といった問題も生じていた。
これらの問題は、複数のレンズ面４、６を有するレンズアレイ１においては極めて重大であり、また、最近のレンズアレイ１の更なる多チャンネル化は、これらの問題をより一層深刻化していた。
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、レンズ面の位置測定に要する労力、時間およびコストの軽減を図ることができるとともに、測定精度および量産性の向上を図ることができるレンズアレイおよびそのレンズエッジ検出方法を提供することを目的とするものである。
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係るレンズアレイの特徴は、板状の透光性基材の厚み方向における一方の端面に形成された円形の複数の第１のレンズ面と、前記透光性基材の厚み方向における他方の端面に、前記複数の第１のレンズ面とそれぞれ同軸状に形成された各第１のレンズ面にそれぞれ対応する円形の複数の第２のレンズ面とを備えたレンズアレイであって、前記第１レンズ面および前記第２レンズ面の位置を測定する際における両レンズ面の周端部の像の検出を前記第１レンズ面側からの検出作業のみによって行うことを可能とするために、前記第１のレンズ面が、これに対応する前記第２のレンズ面よりも小径に形成され、前記透光性基材における光の透過を介して前記第２のレンズ面の周端部の像を前記第１レンズ面側から検出可能とされている点にある。
そして、この請求項１に係る発明によれば、第１のレンズ面を第２のレンズ面よりも小径に形成して、第２のレンズ面の周端部の像を透光性基材における光の透過を介して第１のレンズ面側から検出可能としたことによって、第１レンズ面および第２レンズ面の位置を測定する際における両レンズ面の周端部の像の検出を第１レンズ面側からの検出作業のみによって一回的に行うことができる。これにより、第１のレンズ面の位置測定の後に第２のレンズ面の位置測定を行う場合にレンズアレイを反転させる必要がなくなり、また、両レンズ面の位置測定を単一の位置の基準を用いて高精度に行うことが可能となる。
また、請求項２に係るレンズアレイの特徴は、請求項１において、更に、前記透光性基材に、前記第１のレンズ面の位置を測定する際における位置の基準の設定に用いることが可能とされた特定形状が、前記第１のレンズ面側から検出可能に形成されている点にある。
そして、この請求項２に係る発明によれば、第１のレンズ面の位置測定の際に設定された特定形状に基づく位置の基準を、第２のレンズ面の位置測定の際にそのまま利用することができる。
さらに、請求項３に係るレンズアレイの特徴は、請求項２において、更に、前記特定形状は、前記一方の端面に取り付けられるべき光伝送体または光電変換装置の取り付けの際における位置決めを行うための位置決め構造の外形とされている点にある。
そして、この請求項３に係る発明によれば、既存の形状をレンズ面の位置測定に活用することができる。
さらにまた、請求項４に係るレンズアレイの特徴は、請求項１～３のいずれか１項において、更に、前記第１のレンズ面および前記第２のレンズ面は、一方のレンズ面に入射した発散光を他方のレンズ面から収束光として出射させるように形成されている点にある。
そして、この請求項４に係る発明によれば、光伝送体と光電変換装置との光学的な結合および光伝送体間の光学的な結合をいずれも適切に行うことができる。
また、請求項５に係るレンズエッジ検出方法の特徴は、板状の透光性基材の厚み方向における一方の端面に形成された円形の複数の第１のレンズ面と、前記透光性基材の厚み方向における他方の端面に、前記複数の第１のレンズ面とそれぞれ同軸状に形成された各第１のレンズ面にそれぞれ対応する円形の複数の第２のレンズ面とを備えたレンズアレイに対して、所定の測定装置を用いた前記第１のレンズ面および前記第２のレンズ面の位置の測定を行う際に、両レンズ面の周端部の像を前記測定装置によって検出するためのレンズエッジ検出方法であって、前記第１のレンズ面が、これに対応する前記第２のレンズ面よりも小径となるように前記レンズアレイを形成する第１のステップと、この第１のステップによって形成された前記レンズアレイを、前記第１レンズ面が前記測定装置の結像光学系に臨むように前記測定装置における所定の設置位置上に設置する第２のステップと、この第２のステップによって前記設置位置上に設置された前記レンズアレイに対して、前記結像光学系を前記第１のレンズ面の周端部上に合焦させて前記第１のレンズ面の周端部の像の検出を行う第３のステップと、前記第２のステップによって前記設置位置上に設置された前記レンズアレイに対して、前記結像光学系を前記透光性基材における光の透過を介して前記第２のレンズ面の周端部上に合焦させて前記第２のレンズの周端部の像の検出を行う第４のステップとを含む点にある。
そして、この請求項５に係る発明によれば、第１～第４のステップにより、第１レンズ面および第２レンズ面の位置を測定する際における両レンズ面の周端部の像の検出を第１レンズ面側からの検出作業のみによって行うことができるので、第１のレンズ面の位置測定の後に第２のレンズ面の位置測定を行う場合にレンズアレイを反転させる必要がなくなるとともに、両レンズ面の位置測定を単一の位置の基準を用いて高精度に行うことが可能となる。
本発明によれば、レンズ面の位置測定に要する労力、時間およびコストの軽減を図ることができるとともに、測定精度および量産性の向上を図ることができる。
（レンズアレイの実施形態）
以下、本発明に係るレンズアレイの実施形態について、従来との相違点を中心に図１～図５を参照して説明する。
以下、本発明に係るレンズアレイの実施形態について、従来との相違点を中心に図１～図５を参照して説明する。
なお、従来と基本的構成が同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。
図１は、本実施形態におけるレンズアレイ２０の断面図およびその部分拡大図である。また、図２は、図１の平面図であり、図３は、図１の下面図である。
本実施形態におけるレンズアレイ２０は、従来のレンズアレイ１とは異なり、第１レンズ面４および第２レンズ面６の位置測定の際における両レンズ面４、６の周端部の像の検出を、第１レンズ面４側からの検出作業のみによって行うことが可能に形成されている。
すなわち、図１に示すように、本実施形態におけるレンズアレイ２０は、第１のレンズ面４の直径ｄが、この第１のレンズ面４に対応する第２のレンズ面６の直径Ｄよりも小さく形成されている。このような関係は、すべての第１のレンズ面４に成立している。そして、このことによって、透光性基材２における光の透過を介して、第２のレンズ面６の周端部の像を第１レンズ面４側から検出可能とされている。なお、Ｄの値を２５０μｍ、ｄの値を２３０μｍとしてもよい。
このような構成によれば、第１のレンズ面４の位置測定の際における位置の基準点（すなわち原点）さえ求めれておけば、この基準点を、第１のレンズ面４側から透光性基材２における光の透過を介して検出（撮像）可能な第２のレンズ面６の位置測定にそのまま適用することができる。なお、基準点の設定には、従来と同様に位置決め孔７（位置決め構造）の外形（特定形状）を利用すればよいが、本実施形態においては、第１のレンズ面１４側の基準点の設定のみで済むため、位置決め孔７の第１の内周面端部の像のみを検出すれば足り、位置決め孔７の第２の内周面端部の像は要しない。
したがって、従来のように、第１のレンズ面４の位置測定を行った後に第２のレンズ面６の位置測定に切り替える際のレンズアレイ１を反転させる手間や、第１のレンズ面４の位置測定時の基準点と異なる新たな基準点を第２のレンズ面６の位置測定のために別途算出する作業は要しなくなる。
さらに、単一の基準点を用いて両レンズ面４、６の位置測定を行うことができるので、両レンズ面４、６の同軸精度の評価を適切に行うことができる。
なお、本発明は、図１～図３に示した１２チャンネルのレンズアレイ２０に限らず、例えば、図４および図５に示す２４チャンネルのレンズアレイ２１にも有効に適用することができる。なお、図４および図５に示すレンズアレイ２１は、一連の１２個のレンズ面４、６が二列並列配置された構成となっている。
また、両レンズ面４、６は、一方のレンズ面４、６に入射した発散光を他方のレンズ面４、６から収束光として出射させるように形成されていてもよい。
さらに、両レンズ面４、６の曲率半径は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
さらにまた、第１のレンズ面４側からの検出作業によって第２のレンズ面６の周端部の像を適正に検出するためには、第２のレンズ面の周端部からの物体光が、第１のレンズ面４側に向かって透光性基板２を透過した上で、第１のレンズ面４側の出射位置から第１のレンズ面４の光軸方向と同方向に出射されることが望ましい。このような第２のレンズ面６の周端部からの物体光の出射位置を確保するためには、図１に示すように、互いに隣位する第１のレンズ面４同士の間隙部を、光軸方向に垂直な平坦面２２に形成することが望ましい。
（レンズエッジ検出方法の実施形態）
次に、本発明に係るレンズエッジ検出方法の実施形態について、図６を参照して説明する。
次に、本発明に係るレンズエッジ検出方法の実施形態について、図６を参照して説明する。
本実施形態においては、まず、前述したようなレンズアレイ２０（２１）を形成する（第１のステップ）。
そして、この後の本実施形態の各工程（ステップ）は、レンズ面４、６の位置測定における一工程として行う。
すなわち、第１のステップの後には、図１０（ａ）に示した場合と同様に、レンズアレイ２０（２１）を、その第１レンズ面４が測定機８（測定装置）の結像光学系としての対物レンズ１１に臨むようにＸＹステージ１０上に設置する（第２のステップ）。
次いで、従来と同じ要領で、位置決め孔７の第１の内周面端部の検出像に基づいた基準点の設定を行う。
次いで、レンズアレイ２０（２１）に対して、対物レンズ１１を第１のレンズ面４の周端部上に合焦させて、第１のレンズ面４の周端部の像の検出を行う（第３のステップ）。この第３のステップにおける第１のレンズ面４の周端部の像の検出は、従来と同様に、この周端部上の複数の点を検出するための一連の検出作業として行う。
次いで、従来と同じ要領で、第３のステップにおいて検出された第１のレンズ面４の周端部の像に基づいた第１のレンズ面４の中心点の座標の算出を行う。
そして、従来と同様に、このような第１のレンズ面４の中心点の座標の算出をすべての第１のレンズ面４に対して行うことによって、第１のレンズ面４の位置測定が完了する。
次いで、第２のレンズ面６の位置測定に移行するが、このとき、レンズアレイ２０（２１）を反転させてＸＹステージ１０上に設置し直す必要もなく、また、位置の基準点を新たに設定し直す必要もない。
すなわち、本実施形態においては、第２のレンズ面６の位置測定を開始した後に、まず、ＸＹステージ１０上に設置されているレンズアレイ２０（２１）に対して、対物レンズ１１を透光性基材２における光の透過を介して第２のレンズ面６の周端部上に合焦させて、第２のレンズ面６の周端部の像の検出を行う（第４のステップ）。この第４のステップにおける第２のレンズ面６の周端部の像の検出は、この周端部上の複数の点を検出するための一連の検出作業として行う。
次いで、第１のレンズ面４の場合と同じ要領で、第４のステップにおいて検出された第２のレンズ面６の周端部の像に基づいた第２のレンズ面６の中心点の座標の算出を行う。
そして、このような第２のレンズ面６の中心点の座標の算出をすべての第２のレンズ面６に対して行うことによって、第２のレンズ面６の位置測定が完了する。
以上述べたように、本実施形態によれば、第１のレンズ面４を第２のレンズ面６よりも小径に形成して、第２のレンズ面６の周端部の像を透光性基材２における光の透過を介して第１のレンズ面４側から検出可能としたことによって、第１レンズ面４および第２レンズ面６の位置を測定する際における両レンズ面４、６の周端部の像の検出を第１レンズ面４側からの検出作業のみによって行うことができる。これにより、第１のレンズ面４の位置測定の後に第２のレンズ面６の位置測定を行う際のレンズアレイ２０（２１）を反転させる手間を要しなくなり、また、両レンズ面４、６の位置測定を単一の位置の基準点を用いて高精度に行うことができるので、レンズ面４、６の位置測定に要する労力、時間およびコストの軽減を図ることができるとともに、測定精度および量産性の向上を図ることができる。
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。
例えば、本発明は、２４チャンネルよりも更に多チャンネルのレンズアレイにも有効に適用することができる。
また、本発明は、光導波路等の光ファイバ以外の光伝送体にも有効に適用することができる。
さらに、本発明は、第１のレンズ面４側からの撮像によって位置の基準点を求めることさえ遵守すれば、その後に第１のレンズ面４の位置測定および第２のレンズ面６の位置測定のいずれを先に行ってもよい。
さらにまた、光伝送体および光電変換装置の位置決めを、レンズアレイに形成されたアライメントマークを光学的に読み取って行う場合には、そのアライメントマークの外形を特定形状として採用して位置測定の基準点の設定に用いてもよい。
２ 透光性基材
３ 上端面
４ 第１のレンズ面
５ 下端面
６ 第２のレンズ面
２０ レンズアレイ
３ 上端面
４ 第１のレンズ面
５ 下端面
６ 第２のレンズ面
２０ レンズアレイ
Claims (5)
- 板状の透光性基材の厚み方向における一方の端面に形成された円形の複数の第１のレンズ面と、
前記透光性基材の厚み方向における他方の端面に、前記複数の第１のレンズ面とそれぞれ同軸状に形成された各第１のレンズ面にそれぞれ対応する円形の複数の第２のレンズ面と
を備えたレンズアレイであって、
前記第１レンズ面および前記第２レンズ面の位置を測定する際における両レンズ面の周端部の像の検出を前記第１レンズ面側からの検出作業のみによって行うことを可能とするために、前記第１のレンズ面が、これに対応する前記第２のレンズ面よりも小径に形成され、前記透光性基材における光の透過を介して前記第２のレンズ面の周端部の像を前記第１レンズ面側から検出可能とされていること
を特徴とするレンズアレイ。 - 前記透光性基材に、前記第１のレンズ面の位置を測定する際における位置の基準の設定に用いることが可能とされた特定形状が、前記第１のレンズ面側から検出可能に形成されていること
を特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。 - 前記特定形状は、前記一方の端面に取り付けられるべき光伝送体または光電変換装置の取り付けの際における位置決めを行うための位置決め構造の外形とされていること
を特徴とする請求項２に記載のレンズアレイ。 - 前記第１のレンズ面および前記第２のレンズ面は、一方のレンズ面に入射した発散光を他方のレンズ面から収束光として出射させるように形成されていること
を特徴等する請求項１～３のいずれか１項に記載のレンズアレイ。 - 板状の透光性基材の厚み方向における一方の端面に形成された円形の複数の第１のレンズ面と、前記透光性基材の厚み方向における他方の端面に、前記複数の第１のレンズ面とそれぞれ同軸状に形成された各第１のレンズ面にそれぞれ対応する円形の複数の第２のレンズ面とを備えたレンズアレイに対して、所定の測定装置を用いた前記第１のレンズ面および前記第２のレンズ面の位置の測定を行う際に、両レンズ面の周端部の像を前記測定装置によって検出するためのレンズエッジ検出方法であって、
前記第１のレンズ面が、これに対応する前記第２のレンズ面よりも小径となるように前記レンズアレイを形成する第１のステップと、
この第１のステップによって形成された前記レンズアレイを、前記第１レンズ面が前記測定装置の結像光学系に臨むように前記測定装置における所定の設置位置上に設置する第２のステップと、
この第２のステップによって前記設置位置上に設置された前記レンズアレイに対して、前記結像光学系を前記第１のレンズ面の周端部上に合焦させて前記第１のレンズ面の周端部の像の検出を行う第３のステップと、
前記第２のステップによって前記設置位置上に設置された前記レンズアレイに対して、前記結像光学系を前記透光性基材における光の透過を介して前記第２のレンズ面の周端部上に合焦させて前記第２のレンズの周端部の像の検出を行う第４のステップと
を含むことを特徴とするレンズエッジ検出方法。
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11825152 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |