(57)【要約】レンズアレイと、比較的均一なサグ高さを備えた有効レンズを有する比較的平坦なレンズアレイを作製する方法が記載されている。一実施形態において、レンズアレイは一次元配列の有効レンズと、複数の有効レンズのサグ高さを比較的均一に維持するために有効レンズの列の各端部に隣接して１つずつ形成される２つの犠牲レンズとを備える。別の実施形態において、レンズアレイは２次元配列の有効レンズと、複数の有効レンズのサグ高さを比較的均一に維持するために有効レンズの列または段の各端部に１つずつ隣接して形成される複数の周囲レンズを備える。さらに別の実施態様において、レンズアレイは、有効レンズのアレイと、レンズアレイの反りを最小限にするのを助けるために、乳白周縁の内部であり且つ有効レンズを囲む乳白領域の外側に配置されるガラス領域（ガラスマトリックスを含むこともある）を備える。実際に本願明細書では、前述の特徴を１つ以上組み込んだレンズアレイの数多くのさまざまな実施態様を記載する。
2005520199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に複数の有効レンズが形成されたガラス複合体プレートを有するレンズアレイにおいて、前記ガラス複合体プレートが、
前記有効レンズの列の各端部に隣接して１つずつ形成される複数の犠牲レンズ、
前記有効レンズの列または段の各端部に隣接して１つずつ形成される複数の周囲レンズ、および
前記ガラス複合体プレートの乳白周縁の内部であり且つ前記有効レンズを包囲する前記ガラス複合体プレートの乳白領域の外側に配置されるガラス領域、
のうちの少なくとも１つをさらに備えることを特徴とするガラス複合体プレートを有するレンズアレイ。
【請求項２】
前記複数の犠牲レンズが１次元配列の有効レンズのサグ高さを比較的均一に維持するのを助け、前記複数の周囲レンズが２次元配列の有効レンズのサグ高さを比較的均一に維持するのを助けることを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記ガラス領域が前記有効レンズのそれぞれを包囲する個々の乳白領域の外側に位置するガラスマトリックスを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項４】
レンズアレイを作製する方法において、
フォトマスクを未露光の感光性ガラスプレートの上に配置する工程、
紫外線を前記フォトマスクと前記未露光の感光性ガラスプレートの選択領域とに照射する工程、
前記露光後の感光性ガラスプレートを加熱して、その内部に複数の乳白領域と複数のガラス領域を形成させる工程、
前記加熱後の感光性ガラスプレートをイオン交換する工程、および
前記レンズアレイを形成するために前記イオン交換後の感光性ガラスプレートの片側を研磨する工程、
を含み、前記レンズアレイが内部に形成される複数の有効レンズを備え、前記レンズアレイがさらに、
前記有効レンズの列の各端部に１つずつ形成される複数の犠牲レンズ、
前記有効レンズの列または段の各端部に隣接して１つずつ形成される複数の周囲レンズ、および
前記ガラス複合体プレートの乳白周縁の内部であり且つ前記有効レンズを包囲する前記ガラス複合体プレートの乳白領域の外側に配置されるガラス領域、
のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記複数の犠牲レンズが１次元配列の有効レンズのサグ高さを比較的均一に維持するのを助け、前記複数の周囲レンズが２次元配列の有効レンズのサグ高さを比較的均一に維持するのを助けることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、ベオレリ他の名義で２００２年３月１４日に出願された「レンズアレイおよびレンズアレイ作製方法（Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ）」と題された米国仮特許出願第６０/３６４,７５６号の特典を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、光エレクトロニクス分野に関し、特に、レンズアレイと、比較的均一なサグ高さを備えた有効レンズを有する、比較的平坦なレンズアレイを作製する方法とに関する。
【背景技術】
【０００３】
光エレクトロニクス分野において、最重要な設計課題の１つとして、「近」理想的なコリメータアレイを形成するようにファイバーアレイに結合できる新しいレンズの開発がある。真に理想的なコリメータアレイを作ることは理論的に不可能であるが、レンズアレイの特定の光学特性をレンズアレイの各レンズ毎に確実に整合させることができれば、理想に近づく。これら光学特性の確実な整合を助けるために、比較的均一なサグ高さを備えた有効レンズを有し、比較的平坦である、本発明にしたがうレンズアレイを作ることができる。
【０００４】
図１を参照すると、理想的なレンズアレイ１２０（この例では１×８レンズアレイとして示されている）に光学的に結合された理想的なファイバーアレイ１１０を備えた理想的なコリメータアレイ１００の断面図が示されている。このコリメータアレイ１００は一連のコリメータ１００ａ〜１００ｈを有し、各コリメータは、互いに光学的に結合されている光ファイバー１１０ａ〜１１０ｈとレンズ１２０ａ〜１２０ｈを備えている。コリメータ１００ａ（例えば）の機能は、光ファイバー１１０ａを出た光線１４０ａを広げるためのレンズ１２０ａを使用することによって、所望のスポットサイズを有する複数の平行な光線１３０ａを生成することである。平行光線１３０ａ〜１３０ｈの所望のスポットサイズを各コリメータ１００ａ〜１００ｈ毎に達成するために、いくつかのパラメーターが各コリメータ１００ａ〜１００ｈで一定である必要がある。これらのパラメータは、（１）各光ファイバー１１０ａ〜１１０ｈと各レンズ１２０ａ〜１２０ｈの間の距離（ｄ）、（２）ビームウェスト（ＤＢＷ）までの距離、（３）モードフィールド径（「ＭＦＤ」）などである。図１の理想的なコリメータアレイ１００にこれらのパラメータを示し、これらのパラメータは下記数式によって次のように定義される。
【０００５】
ｄ＝レンズ表面からファイバーまでの距離          （１）
ＤＢＷ＝ビームウェストまでの距離（次式）
【数１】
2005520199.tif 000003
【０００６】
ここで、 
ｔ＝プレートの厚さ 
ｓ１＝裏側のサグ高さ
ｓ２＝表側のサグ高さ 
Ｄ＝レンズ直径 
ｃｉ＝レンズ表面の曲率（次式）
【数２】
2005520199.tif 000004
【０００７】
ｎｌ＝レンズ材料の屈折率 
ω０＝ファイバーモード直径
ｚ０＝レイリー範囲（次式）
【数３】
2005520199.tif 000005
【０００８】
λ＝光の波長 
φｉ=ｃｉΔｎ=ｃｉ（ｎｌ-１） 
１/ｆ=φ１+φ２−φ１φ２ｔ', ｆ=厚いレンズの焦点距離, ｔ' = ｔ/ｎｌ
ψｉ=１-ψｉｔ' 
ＭＦＤ＝モードフィールド直径（次式）
【数４】
2005520199.tif 000006
【０００９】
*  上記関係式は両凸レンズを有するレンズアレイに基づく。ただし、本発明のレンズアレイは、両凸レンズ、平凸レンズまたは等凸レンズを有することができることを理解すべきである。
【００１０】
これらの関係式および図１に示されている理想的なコリメータアレイ１００を参照すると、一致するパラメータ”ｄ”、”ＤＢＷ”および”ＭＦＤ”を有するには、レンズアレイ１２０内の各レンズ１２０ａ〜１２０ｈが同じ形状でなくてはならないことが分かる。これは、ファイバーアレイ１１０とレンズアレイ１２０が互いにアライメントされ、ファイバーアレイ１００が、各レンズ１２０ａ〜１２０ｈから一定距離”ｄ”をあけてファイバー１１０ａ〜１１０ｈを保持できることを前提とするものである。
【００１１】
残念なことに、感光性ガラスプレートから作られるレンズアレイ２２０を有する従来のコリメータ２００は、「理想的な」レンズアレイ１２０を遠のけるいくつかの問題を抱えている。今日、感光性ガラスプレートからレンズアレイを作製できることは公知である。事実、本発明の出願人でもあるコーニング社（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）の研究者らは、ＦＯＴＯＦＯＲＭ（登録商標）として知られる感光性ガラスプレートおよびレンズアレイを形成するために使用できるＳＭＩＬＥ（登録商標）処理として知られている処理を開発し、特許化した。ＳＭＩＬＥ処理は、ＦＯＴＯＦＯＲＭガラスをレンズアレイにするために、ＦＯＴＯＦＯＲＭガラスを紫外線照射工程、熱処理工程、およびイオン交換工程にかける。
【００１２】
ＳＭＩＬＥ処理に関する詳細な説明は、特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載されており、その内容を文献引用によって本願明細書に組み込んだものとする。ＦＯＴＯＦＯＲＭガラスの組成に関する詳細な説明は、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０に記載されおり、その内容を文献引用によって本願明細書に組み込んだものとする。ＳＭＩＬＥ処理が施されたＦＯＴＯＦＯＲＭガラスから作製されたレンズアレイ２２０を含む従来のコリメータアレイ２００を、図２Ａおよび２Ｂに関して以下に説明する。
【００１３】
図２Ａ、２Ｂを参照すると、従来のコリメータアレイ２００の側断面図と従来のレンズアレイ２２０の上面図（この例では３×８レンズアレイとして示されている）がそれぞれ示されている。理想的なコリメータアレイ１００のように、従来のコリメータアレイ２００は、レンズアレイ２２０のレンズ２２０ａ〜２２０ｈに光学的に結合される光ファイバー２１０ａ〜２１０ｈ（８本しか示されていない）を保持するファイバーアレイ２１０を備えている。レンズ２２０ａ〜２２０ｈは、同一形状および理想的なレンズアレイ１１０を形成するのに必要な一定のパラメータ”ｄ”、”ＤＢＷ”および”ＭＦＤ”を有するほど類似してはいない。従来のアレイ２２０が抱える問題のいくつかは次の通りである。
【００１４】
・不均一なサグ高さｓ１およびｓ２* 
・レンズアレイ２２０の反り** 
・大型のＮ×Ｍレンズアレイ（Ｎ＞＞１，Ｍ＞＞１）の場合、レンズアレイにおける不均一な収縮によってピッチ値が不均一になることがある（ピッチ＝２つのレンズの中心点間の距離） 
*  外側のレンズ２２０ａおよび２２０ｈは、内側のレンズ２２０ｂ〜２２０ｇのサグ高さｓ１およびｓ２より高いサグ高さｓ１およびｓ２を有することに注意されたい。
【００１５】
**  従来のレンズアレイ２２０が反る理由に関する説明は、本発明のレンズアレイに関連して以下に記載されている。
【００１６】
図から分かるように、従来のレンズアレイ２２０は理想的なレンズアレイ１２０のようにはみえず、従来のレンズアレイ２２０は、それ自体では、理想的なレンズアレイ１２０のように機能しない。これは、全部のレンズ２２０ａ〜２２０ｈが均一ではなく、理想的なレンズアレイ１２０のレンズ１２０ａ〜１２０ｈのように、一致する光学パラメーター"ｄ"、"ＤＢＷ"，および"ＭＦＤ"を有していないからである。また、レンズアレイ２２０が反っているので、光ファイバー２１０ａ〜２１０ｈとレンズ２２０〜２２０ｈの間の寸法ｄは同じではない。
【特許文献１】米国特許第４５７２６１１号明細書
【特許文献２】米国特許第４５１８２２２号明細書
【特許文献３】米国特許第５０６２８７７号明細書
【特許文献４】米国特許第２３２６０１２号明細書
【特許文献５】米国特許第２４２２４７２号明細書
【特許文献６】米国特許第２５１５９３６号明細書
【特許文献７】米国特許第２５１５９３８号明細書
【特許文献８】米国特許第２５１５２７５号明細書
【特許文献９】米国特許第２５１５９４２号明細書
【特許文献１０】米国特許第２５１５９４３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、前述の欠点および従来のレンズアレイの他の欠点のないレンズアレイが必要とされている。上記および他の必要は、本発明のレンズアレイと方法によって満たされる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、レンズアレイと、従来のレンズアレイの、レンズのサグ高さの不均一および／または反りの問題に対処するレンズアレイ作製方法を含む。一実施態様において、レンズアレイは、一次元配列の有効レンズと、複数の有効レンズのサグ高さを比較的均一に維持するために有効レンズの列の各端部に隣接して１つずつ形成される２つの犠牲レンズとを備える。別の実施態様において、レンズアレイは、２次元配列の有効レンズと、複数の有効レンズのサグ高さを比較的均一に維持するために有効レンズの列または段の各端部に１つずつ隣接して形成される複数の周囲レンズとを備える。さらに別の実施態様において、レンズアレイは、有効レンズのアレイと、レンズアレイの反りを最小限にするのを助けるために、乳白（ｏｐａｌ）周縁の内部であり且つ有効レンズを囲む乳白領域の外側に配置されるガラス領域（ガラスマトリックスを含むこともある）とを備える。実際に本願明細書では、前述の特徴を１つ以上組み込んだレンズアレイの数多くのさまざまな実施態様を記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
添付図面と関連させて以下の詳細な説明を参照することによって本発明のより完全な理解が得られるであろう。
【００２０】
図３〜１８を参照すると、本発明によるレンズアレイのさまざまな実施態様４００、６００、８００．．．１８００と、これらのレンズアレイのさまざまな実施態様４００、６００、８００．．．１８００を作製するための本発明による好ましい方法が開示されている。本発明をさらによく説明するために、ファイバーアレイのさまざまな実施態様４００、６００および８００を作製する方法３００、５００および７００に関する詳細な説明（図３〜８参照）を、レンズアレイの他の実施態様９００、１０００．．１８００の別の構成に関する詳細な説明（図９〜１８参照）の前に載せる。
【００２１】
図３および４Ａ〜４Ｇを参照すると、両凸レンズアレイ４００を作るための好ましい方法３００のフローチャートと、好ましい方法３００のさまざまな工程における両凸レンズアレイ４００のさまざまな側断面図と上面図がそれぞれ示されている。最初に工程３０２において、フォトマスク４０２が感光性ガラスプレート４０４と接触するように配置される（図４Ａ参照）。好ましい実施形態において、感光性ガラスプレート４０４は、コーニング社から商標名ＦＯＴＯＦＯＲＭガラスとして市販されている光核形成可能、結晶化可能なケイ酸リチウムガラス体から作製される。感光性ガラスプレート４０４を研削または研磨して、１つ以上のレンズアレイ４００（１つのレンズアレイ４００しか図示されていない）となる適切なサイズの基材を作る。感光性ガラスプレート４０４の一般的な寸法は４”×４”×０．１６０”（約１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．４１ｃｍ）である。長さと幅は用途に応じて大きく変えることができるが、厚さは約０.０７５”（約１．９ｍｍ）未満にしたり、または約０.２５”（約６．４ｍｍ）より大きくしないことが好ましい。レンズアレイ中の、レンズが望まれる領域に少量の乳白が形成されることを防止するために、熱処理工程３０６以前の全段階で、好ましい感光性ガラスプレート４０４を周囲紫外線（例えば 、太陽光、フィルターを通していない人工光）の被曝から保護する必要がある。
【００２２】
接点は、フォトマスク４０２と感光性ガラスプレート４０４と間の空気界面４０３である。空気界面４０３を有するのではなく、空隙４０３を無くし、空隙４０３が引き起し得る光の反射および／または散乱を無くすのを助けるために、グリセリンなど、ガラスの屈折率とほぼ一致するオイルを、フォトマスク４０２と感光性ガラスプレート４０４の間の媒質として使用することもできる。
【００２３】
工程３０４において、フォトマスク４０２および感光性ガラスプレート４０４の選択領域に紫外線４０５が照射される（図４Ｂ参照）。好ましい実施形態において、フォトマスク４０２は、石英の上にクロムが積層されたフォトマスク４０２である。このフォトマスクは感光性ガラスプレート４０４上の露光パターンをコントロールするために使用される。クロムを石英に積層したフォトマスク４０２は、石英基板４０２ａとクロム層４０２ｂを備えている。感光性ガラスプレート４０４内で乳白領域４０６（陰付き領域として示されている）が望まれる場所には、フォトマスク４０２のクロム層４０２ｂのクロムが無い。詳細には、それぞれの乳白領域４０６は、ガラス相とメタケイ酸リチウムのナノ結晶相の複合体であり、ナノ結晶相は複合体の約２０容量％である。また、感光性ガラスプレート４０４内でガラス領域４０８（透明領域として示されている）が望まれる場所には、フォトマスク４０２のクロム層４０２ｂのクロムが存在している。一般に、露光工程３０４および熱処理工程３０６との間は、感光性ガラスプレート４０４の方向が維持される。
【００２４】
露光工程３０４は、感光性ガラスプレート４０４に乳白相（未来の乳白領域４０６）の核を形成するのに十分なエネルギーを備え且つ感光性ガラスプレート４０４を通して照射の範囲を適切に限定するに足る視準性を備えた紫外線を生じさせることが可能な方法であれば、どのような方法で実施することもできる。例えば、感光性ガラスプレート４０４を露光するのに、平行化された１０００ワットのＨｇ／Ｘｅアーク光源を使用できる。この例では、出力ビームの直径は約１０”（約２５ｃｍ）であるが、これは５”×５”（約１２．７ｃｍ×１２．７ｃｍ）のフォトマスク４０２にとって十分なものである。また、紫外線の強度は、照射波長２４０〜４００ｎｍ（最も好ましくは３００〜３５０ｎｍ）の±５-１０ｍｗ／ｃｍ２の範囲で１２分間とし、この範囲から外れる場合、照射時間が長くなる。露光工程３０４の後、フォトマスク４０２は感光性ガラスプレート４０４から分離される。
【００２５】
必要であれば、塵、汚れ、残留物等を取り除くために、照射後の感光性ガラスプレート４０４を石鹸と水で洗浄する。
【００２６】
工程３０６において、露光後の感光性ガラスプレート４０４を加熱し、その内部に乳白領域４０６（陰付き領域として示される）とガラス領域４０８（透明領域として示される）を形成させる。好ましい実施形態において、熱処理工程３０６は、露光後の感光性ガラスプレート４０４を、ドライ窒素が流れている蓋付きのステンレススチールの箱に入れた状態で、炉内で実施される。詳細には、露光後の感光性ガラスプレート４０４は、露光後の感光性ガラスプレート４０４の露光面を上に向けた状態で、フォーマーまたは平らなプレート上に置かれる。フォーマーは、熱処理工程３０６中に露光後の感光性ガラスプレート４０４と融合したり、熱処理工程３０６中に変形したりすることない、ガラス、セラミックまたはガラスセラミック材料とすることができる。（例えば）粉末状のＡｌ２Ｏ３をフォーマー表面に分散させて、離型剤として作用させることもできる。一般的な熱処理スケジュールは次の通りである。
【００２７】
・４６０℃／時間で４８０℃まで加熱
・１８０℃／時間で６００℃まで加熱
・６００℃を４０分間維持 
・炉の速度で冷却 
熱処理工程３０６中、感光性ガラスプレート４０４の乳白領域４０８は、ガラス領域４０４より大きく収縮する（図４Ｃ参照）。工程３０２、３０４および３０６の終了後、加熱後の感光性ガラスプレート４０４は、熱によって形成されるレンズアレイ４００と似ており、基本的にはガラス複合体プレートである、。
【００２８】
感光性ガラスプレート４０４がＦＯＴＯＦＯＲＭガラス４０４である場合、熱によって形成されたレンズアレイ４００は、ＦＯＴＯＦＯＲＭガラス４０４に好ましくは波長２４０〜４００ｎｍ（最も好ましくは３００〜３５０ｎｍ）の紫外線を照射し、その後、露光後のＦＯＴＯＦＯＲＭガラス４０４を熱処理して乳白領域４０６およびガラス領域４０８を形成することによって作ることができる。乳白領域４０６はセラミック粒子を有し、よってガラス領域４０８よりも高濃度である。乳白領域４０６におけるセラミック粒子の成長を可能にする核の形成のメカニズムは、ＦＯＴＯＦＯＲＭガラス４０４内のセリウムＩＩＩ（Ｃｅ３+）が紫外線を吸収してセリウムＩＶ（Ｃｅ４+）に転化し、その結果として電子を放出するときに開始する。電子はＦＯＴＯＦＯＲＭガラス４０４内の、例えば銀イオン（Ａｇｌ+）等の金属イオンによって吸収され、上記イオンを金属（例えば、Ａｇ０）に還元する。これに代わる金属イオンは、金、銅およびパラジウムなどである。ＦＯＴＯＦＯＲＭｓガラスの組成に関する詳細な説明は、米国特許第２３２６０１２号明細書、米国特許第２４２２４７２号明細書、米国特許第２５１５９３６号明細書、米国特許第２５１５９３８号明細書、米国特許第２５１５２７５号明細書、米国特許第２５１５９４２号明細書、米国特許第２５１５９４３号明細書に記載されおり、その内容を文献引用によって本願明細書に組み込んだものとする。
【００２９】
工程３０８において、熱によって形成されたレンズアレイ４００の、炉またはフォーマーの上に置かれる側４１０が研磨される（図４Ｄ参照）。４１０側を滑らかに研磨するのは、乳白領域４０５よりも突出しているガラス領域４０８は、熱処理工程３０６中に炉またはフォーマーと接触すると「損傷」または「変形」するからである。当然のことながら、「損傷」または「変形」したガラス領域の光学特性は、熱によって形成されるレンズアレイ４００の反対側４１２から突出するガラス領域４０６の光学特性ほど望ましいものではない。
【００３０】
工程３１０において、研磨後のレンズアレイ４００にイオン交換処理を施して（図４Ｅ参照）、レンズアレイ８００を形成する（図４Ｆおよび４Ｇ参照）。標準的なイオン交換工程３１０は、研磨後のレンズアレイ４００を５００℃のＫＮＯ３溶融塩槽に予め定められた時間浸漬することによって実施できる。図４Ｆおよび４Ｇに示されているように、レンズアレイ４００は、予め定められたガラス領域４０８に形成される両凸レンズ４１４のアレイを含む。図から分かるように、イオン交換工程３１０により、研磨工程３０８で平坦に研磨された側４１４に有効レンズ４１４が形成される（図４Ｄ参照）。
【００３１】
研磨工程３０８後に、有効レンズ４１４の４１０側には凸レンズ４１４が存在しなくなるため、有効レンズ４１４の４１２側の方が有効レンズ４１４の４１０側よりわずかに高い。例えば、有効レンズ４１４の４１２側を高さ３５μｍ、有効レンズ４１４の４１０側の高さを２５μｍとすることができる。有効レンズ４１４のアレイの光学的性質は、熱によって形成されるレンズ４１４上に付加的なサグを生じるイオン交換工程３１０によって高められる。
【００３２】
サグは、有効レンズ４１４の曲率半径を支配するパラメータである（図１のｓ１とｓ２参照）。したがって、サグの大きさは各有効レンズ４１４の集光力に直接影響を及ぼす。
【００３３】
レンズアレイ４００は、この有効レンズ４１４を囲む一連の周囲レンズ４１６も備えている（図４Ｆおよび４Ｇ参照）。周囲レンズ４１６は、予め定められたガラス領域４０８に形成されるが、レンズアレイ４００内で光ファイバ（図示せず）からの光を平行化するために使用されることはない。
【００３４】
周囲レンズ４１６の追加は、複数の有効両凸レンズ４１４のサグ高さを比較的均一に維持するのを助けることによって、有効レンズ４１４の光学特性を間接的に向上させる。すなわち、周囲レンズ４１６が無いと、他の有効レンズ４１４が内側の有効レンズ４１４よりも高いサグ高さを有することになる。繰り返すが、サグ高さの差は、外側のレンズ２２０ａおよび２２０ｈが内側のレンズ２２０ｂ〜２２０ｇより高い従来のレンズアレイ２２０が抱える問題の１つである（図２Ａ、２Ｂ参照）。図４Ｇから分かるように、周囲レンズ４１６は有効レンズ４１４よりも高いサグ高さを有し、すべての有効レンズ４１４は均一なサグ高さを有している。
【００３５】
レンズアレイ４００が２次元配列の有効レンズ４１４ではなく、１列だけの有効レンズ４１４を有する場合、有効レンズ４１４の列の両端に２つの犠牲レンズを追加できる。すなわち、１次元レンズアレイでは、周囲レンズ４１６は必要ないが、有効レンズ４１４の列の両端に２つの犠牲レンズを有する。周囲レンズ４１６等の犠牲レンズは、複数の有効レンズ４１４のサグ高さを比較的均一に維持するのを助ける。この状況は、レンズアレイ１４００、１５００および１６００に関連して以下に詳述される（図１４〜１６参照）。
【００３６】
レンズアレイ４００は、有効レンズ４１４でも周囲レンズ４１６でもないガラス領域４２４として示される追加ガラス領域４０８も備える。このガラス領域４２４は、乳白周縁４２６の内部であり且つ有効レンズ４１４および周囲レンズ４１６を囲む乳白領域４０６の外側に位置する。乳白周縁４２６は、レンズアレイ４００のまわりの枠として示されている。ガラス領域４２４と乳白周縁４２６を追加することにより、レンズアレイ４００の反りを最小限とするのを助ける（図４Ｇ参照）。そうでない場合、ガラス領域４２４を有しないレンズアレイ４００は、イオン交換工程３１０後に反りやすくなる（図２Ａ〜２Ｂの従来のレンズアレイ２００と比較されたい）。
【００３７】
従来の両凸レンズアレイ２２０が反るのは、従来のレンズアレイ２２０の片側を、損傷レンズを取り除くために研磨（ラッピングおよびポリシング）する際に誘発される不均一な構造応力によって、研磨後の従来のレンズアレイ２２０をイオン交換工程にかけるときに反りが生じることによる。すなわち、従来のレンズアレイ２２０の片側に存在する不均一な構造応力の緩和がイオン交換工程中に起こり、それによって従来の両凸レンズ２２０の反りが生じるのである。これに対し、本発明の両凸レンズアレイ４００は、イオン交換工程３１０中の反りを最小限にするように作用するガラス領域４２４および乳白領域４２６を有している。すなわち、レンズアレイ４００のガラス領域４２４の応力がイオン交換中に緩和すると、レンズアレイ４００全体に乳白周縁４２６の剛性が加わり、極端な反りを防止し、よって応力緩和中の有害効果を最小限とする。
【００３８】
図５および６Ａ〜６Ｇを参照すると、等凸レンズアレイ６００を作るための好ましい方法５００のフローチャートと、好ましい方法５００のさまざまな工程における等凸レンズアレイ６００のさまざまな側断面図と上面図がそれぞれ示されている。繰り返しを避けるために、好適な感光性ガラスプレートに関する詳細の一部および等凸レンズアレイ６００を作るために該プレートをどのように使用するかについては、両凸レンズアレイ４００に関する上記の説明と同じであるので、以下では詳述しない。
【００３９】
初めに、工程５０２で、フォトマスク６０２が感光性ガラスプレート６０４と接触するように配置される（図６Ａ参照）。接点は、フォトマスク６０３と感光性ガラスプレート６０２と間の空気界面６０４である。空気界面６０３を有するのではなく、空隙６０３を無くし、空隙６０３が引き起し得る光の反射および／または散乱を無くすのを助けるために、グリセリンなど、ガラスの屈折率とほぼ一致するオイルを、フォトマスク６０２と感光性ガラスプレート６０４の間の媒質として使用することもできる。
【００４０】
工程５０４において、フォトマスク６０２および感光性ガラスプレート６０４の選択領域に紫外線 ６０５が照射される（図６Ｂ参照）。前述のフォトマスク４０２のように、フォトマスク６０２は、クロムを石英に積層したフォトマスク６０２であって、石英基板６０２ａとクロム層８０２ｂを備える。感光性ガラスプレート６０４内で乳白領域６０６（陰付き領域として示されている）が望まれる場所には、フォトマスク６０４のクロム層８０２ｂのクロムが無い。また、感光性ガラスプレート６０２内でガラス領域６０８（透明領域として示されている）が望まれる場所には、フォトマスク６０４のクロム層６０２ｂのクロムが存在している。
【００４１】
露光工程５０４は、感光性ガラスプレート６０６に乳白相（未来の乳白領域６０４）の核を形成するのに十分なエネルギーを備え且つ感光性ガラスプレート６０４を通して照射の範囲を適切に限定するに足る視準性を備えた紫外線を生じさせることが可能な方法であれば、どのような方法で実施することもできる。露光工程５０４の後、フォトマスク６０２は感光性ガラスプレート６０４から分離される。必要であれば、塵、汚れ、残留物等を取り除くために、照射後の感光性ガラスプレート６０４を石鹸と水で洗浄する。
【００４２】
工程５０６において、露光後の感光性ガラスプレート６０４を加熱し、その内部に乳白領域６０６（陰付き領域として示される）とガラス領域６０８（透明領域として示される）を形成させる。前述の熱処理工程４０６と同様に、熱処理工程５０６は、露光後の感光性ガラスプレート６０４を、ドライ窒素が流れている蓋付きのステンレススチールの箱に入れた状態で、炉内で実施できる。熱処理工程５０６中、感光性ガラスプレート６０６の乳白領域６０６は、ガラス領域６０８より大きく収縮する（図６Ｃ参照）。工程５０２、５０４および５０６の終了後、加熱後の感光性ガラスプレート６０４は基本的にガラス複合体プレートであり、熱によって形成されるレンズアレイ６００に似る。
【００４３】
工程５０８において、熱によって形成されるレンズアレイ６００の両側６１０および６１２を研磨する（図６Ｅ参照）。次に、工程５１０において、研磨後のレンズアレイ６００にイオン交換処理を施して、等凸レンズアレイ６００を形成する（図６Ｇ参照）。標準的なイオン交換工程５１０は、研磨後のレンズアレイ６００を５００℃のＫＮＯ３溶融塩槽に予め定められた時間浸漬することによって実施できる。図６Ｆおよび６Ｇに示されているように、レンズアレイ６００は、予め定められたガラス領域６０８に形成される有効等凸レンズ６１４のアレイを含む。図から分かるように、イオン交換工程５１０により、研磨工程５０８で平坦に研磨された両側６１０および６１２に有効レンズ６１４が形成される（図６Ｄ参照）。６１０側の有効レンズ６１４は６１２側の有効レンズと同じ高さとなる（図４Ｇの両凸レンズ４１４と比較されたい）。
【００４４】
レンズアレイ６００は、有効レンズ６１４の１つではないガラス領域６２４として示される追加ガラス領域６０８も備える。このガラス領域６２４は、乳白周縁６２６の内部であり且つ有効レンズ６１４を囲む乳白領域６０６の外側に配置される。乳白周縁６２６は、レンズアレイ６００のまわりの枠として示されている。ガラス領域６２４と乳白周縁６２６を追加することにより、レンズアレイ６００の反りを最小限とするのを助ける（図６Ｇ参照）。そうでない場合、ガラス領域６２４を有しないレンズアレイ６００は、イオン交換工程５１０後に反りやすくなる（図２Ａ〜２Ｂの従来のレンズアレイ２００と比較されたい）。
【００４５】
従来の等凸レンズアレイ（図示せず）は反るが、従来の等凸レンズアレイ２２０の両側を研磨した後と構造応力が同じであるため、従来の両凸レンズアレイ２２０ほどではない（図２参照）。しかしながら、本発明の等凸レンズアレイ６００はガラス領域６２４と乳白周縁６２６を有しているので、研磨工程５０８に構造応力が生じたとしてもごく僅かであり、したがって、イオン交換工程５１０中に生じるレンズアレイ６００の反りがあったとしてもごく僅かである。
【００４６】
図７および８Ａ〜８Ｇを参照すると、平凸レンズアレイ８００を作るための好ましい方法７００のフローチャートと、好ましい方法７００のさまざまな工程における平凸レンズアレイ８００のさまざまな側断面図と上面図がそれぞれ示されている。繰り返しを避けるために、好適な感光性ガラスプレートに関する詳細の一部および平凸レンズアレイ８００を作るために該プレートをどのように使用するかについては、両凸レンズアレイ４００に関する上記の説明と同じであるので、以下では詳述しない。
【００４７】
初めに、工程７０２で、フォトマスク８０２が感光性ガラスプレート８０４と接触するように配置される（図８Ａ参照）。
【００４８】
接点は、フォトマスク８０３と感光性ガラスプレート８０２と間の空気界面８０４である。空気界面８０３を有するのではなく、空隙８０３を無くし、空隙８０３が引き起し得る光の反射および／または散乱を無くすのを助けるために、グリセリンなど、ガラスの屈折率とほぼ一致するオイルを、フォトマスク８０２と感光性ガラスプレート８０４の間の媒質として使用することもできる。
【００４９】
工程７０４において、フォトマスク８０２および感光性ガラスプレート８０４の選択領域に紫外線８０５が照射される（図８Ｂ参照）。前述のフォトマスク４０２のように、フォトマスク８０２は、クロムを石英に積層したフォトマスク１３０２であって、石英基板８０２ａとクロム層８０２ｂを備える。感光性ガラスプレート８０４内で乳白領域８０６（陰付き領域として示されている）が望まれる場所には、フォトマスク８０２のクロム層８０２ｂのクロムが無い。また、感光性ガラスプレート８０４内でガラス領域８０８（透明領域として示されている）が望まれる場所には、フォトマスク８０２のクロム層８０２ｂのクロムが存在している。
【００５０】
露光工程７０４は、感光性ガラスプレート８０６に乳白相（未来の乳白領域８０６）の核を形成するのに十分なエネルギーを備え且つ感光性ガラスプレート８０４を通して照射の範囲を適切に限定するに足る視準性を備えた紫外線を生じさせることが可能な方法であれば、どのような方法で実施することもできる。露光工程７０４の後、フォトマスク８０２は感光性ガラスプレート８０４から分離される。必要であれば、塵、汚れ、残留物等を取り除くために、照射後の感光性ガラスプレート８０４を石鹸と水で洗浄する。
【００５１】
工程７０６において、露光後の感光性ガラスプレート８０４を加熱し、その内部に乳白領域８０６（陰付き領域として示される）とガラス領域８０８（透明領域として示される）を形成させる。前述の熱処理工程４０６と同様に、熱処理工程７０６は、露光後の感光性ガラスプレート８０４を、ドライ窒素が流れている蓋付きのステンレススチールの箱に入れた状態で、炉内で実施される。熱処理工程７０６中、感光性ガラスプレート８０４の乳白領域８０６は、ガラス領域８０８より大きく収縮する（図８Ｃ参照）。工程７０２、７０４および７０６の終了後、加熱後の感光性ガラスプレート８０４は基本的にガラス複合体プレートであり、熱によって形成されるレンズアレイ８００に似る。
【００５２】
工程７０８において、加熱後のレンズアレイ８００にイオン交換処理を施して、イオン交換レンズアレイ８００を形成する（図８Ｄ参照）。標準的なイオン交換工程７０８は、加熱後のレンズアレイ８００を７００℃のＫＮＯ３溶融塩槽に予め定められた時間浸漬することによって実施できる。図８Ｄから分かるように、イオン交換工程７０８によって両側８１０および８１２に有効レンズ８１４が形成される。有効レンズ８１４のアレイの光学的性質は、熱によって形成されるレンズ８１４上に付加的なサグを生じるイオン交換工程７０８によって高められる。
【００５３】
工程７１０において、熱によって形成されたレンズアレイ８００の、炉またはフォーマーの上に置かれる側８１０が研磨される（図８Ｅ参照）。これによって、イオン交換レンズアレイ８００が効率的に平凸レンズアレイ８００に変わる。熱処理工程７０６中に炉またはフォーマーと接触したときに「損傷」または「変形」しやすくなるので、レンズ８１４の、炉またはフォーマーと接する側８１０が滑らかに研磨される。
【００５４】
平凸レンズアレイ８００は、この有効平凸レンズ８１４を囲む一連の周囲レンズ８１６も備えている（図８Ｆおよび８Ｇ参照）。周囲レンズ８１６は、予め定められたガラス領域８０８に形成されるが、レンズアレイ８００内で光ファイバ（図示せず）からの光を平行化するために使用されることはない。周囲レンズ８１６の追加は、複数の有効平凸レンズ８１４のサグ高さを比較的均一に維持するのを助けることによって、有効レンズ８１４の光学特性を間接的に向上させる。すなわち、周囲レンズ８１６が無いと、他の有効レンズ８１４が内側の有効レンズ８１４よりも高いサグ高さを有することになる。繰り返すが、サグ高さの差は、外側のレンズ２２０ａおよび２２０ｈが内側のレンズ２２０ｂ〜２２０ｇより高い従来のレンズアレイ２２０が抱える問題の１つである（図２Ａ、２Ｂ参照）。図８Ｇから分かるように、周囲レンズ８１６は有効レンズ８１４よりも高いサグ高さを有し、すべての有効レンズ８１４は均一なサグ高さを有している。
【００５５】
レンズアレイ８００が２次元配列の有効レンズ８１４ではなく、１列だけの有効レンズ８１４を有する場合、有効レンズ８１４の列の両端に２つの犠牲レンズを追加できる。すなわち、１次元レンズアレイでは、周囲レンズ８１６は必要ないが、有効レンズ８１４の列の両端に２つの犠牲レンズを有する。周囲レンズ８１６等の犠牲レンズは、複数の有効レンズ８１４のサグ高さを比較的均一に維持するのを助ける。この状況は、レンズアレイ１４００、１７００および１８００に関連して以下に詳述される（図１４〜１６参照）。
【００５６】
レンズアレイ８００は、有効レンズ８０８でも周囲レンズ８１６でもないガラス領域８２４として示される追加ガラス領域８０８も備える。このガラス領域８２４は、乳白周縁８２６の内部であり且つ有効レンズ８１４および周囲レンズ８１６を囲む乳白領域８０６の外側に配置される。乳白周縁８２６は、レンズアレイ８００のまわりの枠として示されている。ガラス領域８２４と乳白周縁８２６を追加することにより、レンズアレイ８００の反りを最小限とするのを助ける（図８Ｇ参照）。そうでない場合、ガラス領域８２４を有しないレンズアレイ８００は、イオン交換工程７０８後に反りやすくなる（図２Ａ〜２Ｂの従来のレンズアレイ２００と比較されたい）。
【００５７】
従来の平凸レンズアレイ（図示せず）は反るが、従来の両凸レンズアレイ２２０ほどではない（図２参照）。従来の平凸レンズアレイには、研磨工程７１０中に誘発され、その後に熱処理が無いために緩和されない構造応力があるからである。また、従来の平凸レンズアレイでは構造応力が緩和されないため、従来の平凸レンズアレイは、従来の両凸レンズアレイ２２０ほどは反らない。
【００５８】
しかしながら、本発明の平凸レンズアレイは、従来の両凸レンズアレイ２２０のようには反らない。平凸レンズアレイ８００がガラス領域８２４と乳白周縁８２６を有し、それによって研磨工程７１０中に生じる構造応力を分散させるのを助けるからである。
【００５９】
図９〜１８を参照すると、本発明にしたがうレンズアレイのさまざまな実施形態９００、１０００．．．１８００が示されている。基本的に各レンズアレイ９００、１０００．．．１８００（両凸レンズとして示されている）は、方法３００、５００および７００のいずれの方法を使用して作製することもできるが、レンズアレイ４００、６００および７００を作るのに使用したフォトマスク４０２、６０２および７０２と異なる構成を有するフォトマスクを有する。本願明細書に記載されているレンズアレイ９００、１０００．．．１８００のほかにも、レンズアレイ９００、１０００．．．１８００と異なる構成を有する数多くの異なるタイプのレンズアレイを本発明にしたがって設計および作製できることを理解すべきである。
【００６０】
図９Ａ、９Ｂを参照すると、レンズアレイ９００（この例では５×１０レンズアレイとして示されている）の上面図と側断面図がそれぞれ示されている。レンズアレイ９００の構成は、ガラス領域９０８（ガラスマトリックス９２８として示されている）ならびに周囲レンズ９１６および有効レンズ９１４のそれぞれを囲む個別乳白領域９０６が存在することを除き、レンズアレイ４００、６００および８００と同様である。個別乳白領域９０６は、それぞれが四角形の外周を有している。
【００６１】
図示されているように、レンズアレイ９００は、乳白周縁９２６、ガラス領域９２４、個別乳白領域９０６、ガラスマトリックス９２８、周囲レンズ９１６および有効レンズ９１４を備えている。露光済みのガラス領域９０８、９２４および９２８が熱処理中に結晶化し、緻密化して収縮するために反りが防止されてピッチが維持されると考えられる。これが生じると、ガラス／セラミックで囲まれた各レンズ９１４および９１６を分離しているガラスマトリックス９２８が流れて応力緩和が可能となる。当然のことながら、ガラスマトリックス９２８はレンズ９１４および９１６ならびにガラス／セラミック領域９０６より薄くなる。繰り返しになるが、周囲レンズ９１６の追加は、複数の有効レンズ９１４のサグ高さを比較的均一に維持するのを助ける。
【００６２】
図１０Ａ、１０Ｂを参照すると、レンズアレイ１０００（この例では５×１０レンズアレイとして示されている）の上面図と側断面図がそれぞれ示されている。レンズアレイ１０００の構成は、ガラス領域１００８（ガラスマトリックス１０２８として示されている）ならびに周囲レンズ１０１６および有効レンズ１０１４のそれぞれを囲む個別乳白領域１００６が存在することを除き、レンズアレイ４００、６００および８００と同様である。個別乳白領域１００６は、それぞれが円形の外周を有している。
【００６３】
乳白領域１００６の円形の外周は、有効レンズ１０１４の均一な曲率を改善すると予測される。
【００６４】
図示されているように、レンズアレイ１０００は、乳白周縁１０２６、ガラス領域１０２４、個別乳白領域１００６、ガラスマトリックス１０２８、周囲レンズ１０１６および有効レンズ１０１４を備えている。露光済みのガラス領域１００８、１０２４および１０２８が熱処理中に結晶化し、緻密化して収縮するために反りが防止されてピッチが維持されると考えられる。これが生じると、ガラス／セラミックで囲まれた各レンズ１０１４および１０１６を分離しているガラスマトリックス１０２８が流れて応力緩和が可能となる。当然のことながら、ガラスマトリックス１０２８はレンズ１０１４および１０１６ならびにガラス／セラミック領域１００６より薄くなる。繰り返しになるが、周囲レンズ１０１６の追加は、複数の有効レンズ１０１４のサグ高さを比較的均一に維持するのを助ける。
【００６５】
図１１Ａ、１１Ｂを参照すると、レンズアレイ１１００（この例では３×８レンズアレイとして示されている）の上面図と側断面図がそれぞれ示されている。このレンズアレイ１１００の構成は、有効レンズ１１１４のまわりに周囲レンズが存在しないことを除き、レンズアレイ４００、６００および８００と同様である。図示されているように、レンズアレイ１１００は、乳白周縁１１２６、ガラス領域１１２４、乳白領域１１０６および有効レンズ１１１４を備えている。有効レンズ１１１４を囲む乳白領域１１０６の面積を減らすことによって、周囲レンズの必要なく複数の有効レンズ１１１４を比較的均一なサグ高さに維持するのを助ける態様で、有効レンズ１１１４に対する応力が減少すると考えられる。
【００６６】
図１２Ａ、１２Ｂを参照すると、レンズアレイ１２００（この例では３×８レンズアレイとして示されている）の上面図と側断面図がそれぞれ示されている。レンズアレイ１２００の構成は、有効レンズ１２１４のまわりに周囲レンズが存在せず、ガラス領域１２０８（ガラスマトリックス１２２８として示されている）と各有効レンズ１２１４を囲む個別乳白領域１００６とが存在することを除き、レンズアレイ４００、６００および８００と同様である個別乳白領域１２０６は、それぞれが四角形の外周を有している。
【００６７】
図示されているように、レンズアレイ１２００は、乳白周縁１２２６、ガラス領域１２２４、個別乳白領域１２０６、ガラスマトリックス１２２８および有効レンズ１２１４を備えている。露光済みのガラス領域１２０８、１２２４および１２２８が熱処理中に結晶化し、緻密化して収縮するために反りが防止されてピッチが維持されると考えられる。これが生じると、ガラス／セラミックで囲まれた各レンズ１２１４を分離しているガラスマトリックス１２２８が流れて応力緩和が可能となる。当然のことながら、ガラスマトリックス１２２８はレンズ１２１４およびガラス／セラミック領域１２０６より薄くなる。また、有効レンズ１２１４を囲む個別乳白領域１２０６の面積を減らすことによって、周囲レンズの必要なく複数の有効レンズ１２１４を比較的均一なサグ高さに維持するのを助ける態様で、有効レンズ１２１４に対する応力が減少すると考えられる。
【００６８】
図１３Ａ、１３Ｂを参照すると、レンズアレイ１３００（この例では３×８レンズアレイとして示されている）の上面図と側断面図がそれぞれ示されている。レンズアレイ１３００の構成は、有効レンズ１３１４のまわりに周囲レンズが存在せず、ガラス領域１３０８（ガラスマトリックス１３２８として示されている）と各有効レンズ１３１４を囲む個別乳白領域１３０６とが存在することを除き、レンズアレイ４００、６００および８００と同様である個別乳白領域１３０６は、それぞれが円形の外周を有している。個別乳白領域１３０６の円形の外周は、有効レンズ１３１４の均一な曲率を改善すると予測される。
【００６９】
図示されているように、レンズアレイ１３００は、乳白周縁１３２６、ガラス領域１３２４、個別乳白領域１３０６、ガラスマトリックス１３２８および有効レンズ１３１４を備えている。露光済みのガラス領域１３０８、１３２４および１３２８が熱処理中に結晶化し、緻密化して収縮するために反りが防止されてピッチが維持されると考えられる。これが生じると、ガラス／セラミックで囲まれた各レンズ１３１４を分離しているガラスマトリックス１３２８が流れて応力緩和が可能となる。当然のことながら、ガラスマトリックス１３２８はレンズ１３１４およびガラス／セラミック領域１３０６より薄くなる。また、有効レンズ１３１４を囲む個別乳白領域１３０６の面積を減らすことによって、周囲レンズの必要なく複数の有効レンズ１３１４を比較的均一なサグ高さに維持するのを助ける態様で、有効レンズ１３１４に対する応力が減少すると考えられる。
【００７０】
図１４Ａ、１４Ｂを参照すると、レンズアレイ１４００（この例では１×１０レンズアレイとして示されている）の上面図と側断面図がそれぞれ示されている。１次元レンズアレイ１４００の構成は、２次元配列のレンズ４１４および４１６の代わりに１列の有効レンズ１４１４と２つの犠牲レンズ１４１５が存在することを除き、レンズアレイ４００、６００および８００と同様である。周囲レンズ４１６と同様に、犠牲レンズ１４１５が、複数の有効レンズ１４１４のサグ高さを比較的均一に有することを助ける。図示されているように、レンズアレイ１４００は、乳白周縁１４２６、ガラス領域１４２４、乳白領域１４０６、犠牲レンズ１４１５および有効レンズ１４１４を備えている。
【００７１】
図１５Ａ、１５Ｂを参照すると、レンズアレイ１５００（この例では１×１０レンズアレイとして示されている）の上面図と側断面図がそれぞれ示されている。１次元レンズアレイ１５００の構成は、２次元配列のレンズ４１４および４１６の代わりに１列の有効レンズ１５１４と２つの犠牲レンズ１５１５が存在することを除き、レンズアレイ４００、６００および８００と同様である。
【００７２】
また、レンズアレイ１５００は、個別ガラス領域１５０６（ガラスマトリックス１５２８）と犠牲レンズ１５１５および有効レンズ１５１４のそれぞれを囲む個別乳白領域１５０６とを有しているので、レンズアレイ４００と異なっている。個別乳白領域１５０６は、それぞれが四角形の外周を有している。
【００７３】
図示されているように、レンズアレイ１５００は、乳白周縁１５２６、ガラス領域１５２４、個別乳白領域１５０６、犠牲レンズ１５１５および有効レンズ１５１４を備えている。
【００７４】
露光済みのガラス領域１５０８、１５２４および１５２８が熱処理中に結晶化し、緻密化して収縮するために反りが防止されてピッチが維持されると考えられる。これが生じると、ガラス／セラミックで囲まれた各レンズ１５１４を分離しているガラスマトリックス１５２８が流れて応力緩和が可能となる。当然のことながら、ガラスマトリックス１５２８はレンズ１５１４および１５１５ならびにガラス／セラミック領域１５０６より薄くなる。周囲レンズ１５１５の追加は、複数の有効レンズ１５１４のサグ高さを比較的均一に維持するのを助ける。
【００７５】
図１６Ａ、１６Ｂを参照すると、レンズアレイ１６００（この例では１×１０レンズアレイとして示されている）の上面図と側断面図がそれぞれ示されている。１次元レンズアレイ１６００の構成は、２次元配列のレンズ４１４および４１６の代わりに１列の有効レンズ１６１４と２つの犠牲レンズ１６１５が存在することを除き、レンズアレイ４００、６００および８００と同様である。
【００７６】
また、レンズアレイ１１００は、個別ガラス領域１６０６（ガラスマトリックス１６２８）と、犠牲レンズ１６１５および有効レンズ１６１４のそれぞれを囲む個別乳白領域１６０６とを有しているので、レンズアレイ４００と異なっている。個別乳白領域１６０６は、それぞれが円形の外周を有している。個別乳白領域１６０６の円形の外周は、有効レンズ１６１４の均一な曲率を改善すると予測される。
【００７７】
図示されているように、レンズアレイ１６００は、乳白周縁１６２６、ガラス領域１６２４、個別乳白領域１６０６、ガラスマトリックス１６２８、犠牲レンズ１６１５および有効レンズ１６１４を備えている。露光済みのガラス領域１６０８、１６２４および１６２８が熱処理中に結晶化し、緻密化して収縮するために反りが防止されてピッチが維持されると考えられる。これが生じると、ガラス／セラミックで囲まれた各レンズ１６１４を分離しているガラスマトリックス１６２８が流れて応力緩和が可能となる。当然のことながら、ガラスマトリックス１６２８はレンズ１６１４および１６１５ならびにガラス／セラミック領域１６０６より薄くなる。周囲レンズ１６１５の追加は、複数の有効レンズ１６１４のサグ高さを比較的均一に維持するのを助ける。
【００７８】
図９−１０、１２−１３、および１５−１６に関して上に説明されたガラスマトリックス９２８、１０２８、１２２８、１３２８、１５２８および１６２８は、イオン交換処理中よりも熱処理中に、レンズアレイ９００、１０００、１２００、１３００、１５００および１６００の反りを防止するというより、むしろレンズ間の適正なピッチすなわち距離を維持するのを助けるものであることを理解されたい。レンズアレイ ９００、１０００、１２００、１３００、１５００および１６００がガラスマトリックス９２８、１０２８、１２２８、１３２８、１５２８および１６２８を有していない場合、レンズアレイ９００、１０００、１２００、１３００、１５００および１６００の中央部のレンズよりも、アレイの縁沿いのレンズの方が収縮によって大きく動く可能性がある。
【００７９】
また、ガラスマトリックス９２８、１０２８、１２２８、１３２８、１５２８および１６２８は、ＮおよびＭが非常に大きい値を有するＮ×Ｍレンズアレイ（例えば、２２×１８レンズアレイ）の生じる得る深刻な収縮を防止するのを助ける。好ましい実施形態において、ガラスマトリックス９２８、１０２８、１２２８、１３２８、１５２８および１６２８の厚さならびに個別乳白領域９０６、１００６、１２０６、１３０６、１５０６および１６０６の厚さは、それぞれ５〜５０μｍとすることができる。しかしながら、ガラスマトリックス９２８、１０２８、１２２８、１３２８、１５２８および１６２８の厚さならびに個別乳白領域９０６、１００６、１２０６、１３０６、１５０６および１６０６の厚さは、用途に応じて５〜５０μｍより大きくすることも、小さくすることもできる。
【００８０】
図１７Ａ、１７Ｂを参照すると、レンズアレイ１７００（この例では５×１０レンズアレイとして示されている）の上面図と側断面図がそれぞれ示されている。また、レンズアレイ１７００は、レンズアレイ４００のガラス領域４２６と同様のガラス領域を有しない点を除き、レンズアレイ４００と同様である。レンズアレイ１７００は、イオン交換工程３１０中に乳白領域１７０６が生じる応力を緩和するのを助けるガラス領域がないので、反りやすい。しかしながら、周囲レンズ１７１６の追加は、複数の有効レンズ１７１４のサグ高さを比較的均一に維持するのを助ける。このように、犠牲レンズ１７１６の追加は、従来のレンズアレイ２００の主問題の１つに対処するものであり、レンズアレイ１７００がほとんど反らないとしても、多くの光エレクトロニクス用途で受け入れられる。図示されているように、レンズアレイ１７００は、乳白領域１７０６、周囲レンズ１７１６および有効レンズ１７１４を備えている。
【００８１】
図１８Ａ、１８Ｂを参照すると、レンズアレイ１８００（この例では１×１０レンズアレイとして示されている）の上面図と側断面図がそれぞれ示されている。レンズアレイ１８００の構成は、２次元配列のレンズ４１８および４１６の代わりに１列の有効レンズ１８１８と２つの犠牲レンズ１８１５が存在することを除き、レンズアレイ４００、６００および８００と同様である。また、レンズアレイ１８００は、レンズアレイ４００のガラス領域４２６と同様のガラス領域を有しない点がレンズアレイ４００と異なる。レンズアレイ１８００は、イオン交換工程３１０中に乳白領域１８０６が生じる応力を緩和するのを助けるガラス領域がないので、反りやすい。しかしながら、２つの犠牲レンズ１８１５の追加により、複数の有効レンズ１８１８のサグ高さを比較的均一に維持するのを助けている。このように、犠牲レンズ１８１５の追加は、従来のレンズアレイ２００の主問題の１つに対する取組みを助け、また、レンズアレイ１８００がほとんど反らないとしても、多くの光エレクトロニクス用途で受け入れられる。図示されているように、レンズアレイ１８００は、乳白領域１８０６、犠牲レンズ１８１５および有効レンズ１８１８を備えている。
【００８２】
ファイバーアレイ４００、６００、８００、９００…１８００’をファイバーアレイに結合して、多重化、スイッチング、フィルタリング、偏光および多重分離などのさまざまな信号処理動作を実施するために使用できるコリメータアレイを形成できることも理解すべきである。
【００８３】
下記は、コリメータアレイを使用できる上記以外の光エレクトロニクス用途のいくつかを掲げる簡単なリストである。
【００８４】
・レーザーダイオードアレイ 
・光インターコネクション 
・コンタクトイメージセンサ 
・発光ダイオードアレイ 
・液晶プロジェクション装置 
・電荷結合素子に対する直付け型レンズアレイ 
・２Ｄおよび３Ｄ光スイッチ 
以上、添付図面に示され、上記の詳細な説明に記載されている本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は記載された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載および定義された本発明の精神から逸脱せずに数多くの再構成、変更、置換を行うことが可能であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】「理想的な」コリメータアレイアレイの断面図である。
【図２Ａ】従来のコリメータアレイの側断面図である。
【図２Ｂ】従来のレンズアレイの上面図である。
【図３】本発明にしたがう両凸レンズアレイを作製するのに好ましい方法の各工程を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図３に示される方法のある工程における両凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｂ】図３に示される方法の別の工程における両凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｃ】図３に示される方法の別の工程における両凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｄ】図３に示される方法の別の工程における両凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｅ】図３に示される方法の別の工程における両凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｆ】図３に示される方法の別の工程における両凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｇ】図３に示される方法の別の工程における両凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図５】本発明にしたがう等凸レンズアレイを作製するのに好ましい方法の各工程を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図５に示される方法のある工程における等凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｂ】図５に示される方法の別の工程における等凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｃ】図５に示される方法の別の工程における等凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｄ】図５に示される方法の別の工程における等凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｅ】図５に示される方法の別の工程における等凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｆ】図５に示される方法の別の工程における等凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図４Ｇ】図５に示される方法の別の工程における等凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図７】本発明にしたがう平凸レンズアレイを作製するのに好ましい方法の各工程を示すフローチャートである。
【図８Ａ】図７に示される方法のある工程における平凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図８Ｂ】図７に示される方法の別の工程における平凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図８Ｃ】図７に示される方法の別の工程における平凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図８Ｄ】図７に示される方法の別の工程における平凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図８Ｅ】図７に示される方法の別の工程における平凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図８Ｆ】図７に示される方法の別の工程における平凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図８Ｇ】図７に示される方法の別の工程における平凸レンズアレイの側断面図と平面図である。
【図９Ａ】本発明にしたがうレンズアレイの別の実施形態の上面図である。
【図９Ｂ】図９Ａの実施形態の側面図である。
【図１０Ａ】本発明にしたがうレンズアレイの別の実施形態の上面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの実施形態の側面図である。
【図１１Ａ】本発明にしたがうレンズアレイの別の実施形態の上面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの実施形態の側面図である。
【図１２Ａ】本発明にしたがうレンズアレイの別の実施形態の上面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａの実施形態の側面図である。
【図１３Ａ】本発明にしたがうレンズアレイの別の実施形態の上面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの実施形態の側面図である。
【図１４Ａ】本発明にしたがうレンズアレイの別の実施形態の上面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａの実施形態の側面図である。
【図１５Ａ】本発明にしたがうレンズアレイの別の実施形態の上面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの実施形態の側面図である。
【図１６Ａ】本発明にしたがうレンズアレイの別の実施形態の上面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａの実施形態の側面図である。
【図１７Ａ】本発明にしたがうレンズアレイの別の実施形態の上面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａの実施形態の側面図である。
【図１８Ａ】本発明にしたがうレンズアレイの別の実施形態の上面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａの実施形態の側面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１００    コリメータアレイ
１００ａ-１００ｈ    コリメータ
１１０    ファイバーアレイ
１１０ａ-１１０ｈ    ファイバー
１２０    レンズアレイ
１２０ａ-１２０ｈ    レンズ
４００    レンズアレイ
４０２    フォトマスク
４０３    空気界面
４０４    感光性ガラスプレート
４０６    乳白領域
４０８    ガラス領域
４１４    有効レンズ
４１６    周囲レンズ
【図１】
2005520199.tif 000007
【図２Ａ】
2005520199.tif 000008
【図２Ｂ】
2005520199.tif 000009
【図３】
2005520199.tif 000010
【図４Ａ】
2005520199.tif 000011
【図４Ｂ】
2005520199.tif 000012
【図４Ｃ】
2005520199.tif 000013
【図４Ｄ】
2005520199.tif 000014
【図４Ｅ】
2005520199.tif 000015
【図４Ｆ】
2005520199.tif 000016
【図４Ｇ】
2005520199.tif 000017
【図５】
2005520199.tif 000018
【図６Ａ】
2005520199.tif 000019
【図６Ｂ】
2005520199.tif 000020
【図６Ｃ】
2005520199.tif 000021
【図６Ｄ】
2005520199.tif 000022
【図６Ｅ】
2005520199.tif 000023
【図６Ｆ】
2005520199.tif 000024
【図６Ｇ】
2005520199.tif 000025
【図７】
2005520199.tif 000026
【図８Ａ】
2005520199.tif 000027
【図８Ｂ】
2005520199.tif 000028
【図８Ｃ】
2005520199.tif 000029
【図８Ｄ】
2005520199.tif 000030
【図８Ｅ】
2005520199.tif 000031
【図８Ｆ】
2005520199.tif 000032
【図８Ｇ】
2005520199.tif 000033
【図９Ａ】
2005520199.tif 000034
【図９Ｂ】
2005520199.tif 000035
【図１０Ａ】
2005520199.tif 000036
【図１０Ｂ】
2005520199.tif 000037
【図１１Ａ】
2005520199.tif 000038
【図１１Ｂ】
2005520199.tif 000039
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
2005520199.tif 000046
【図１５Ｂ】
2005520199.tif 000047
【図１６Ａ】
2005520199.tif 000048
【図１６Ｂ】
2005520199.tif 000049
【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【国際調査報告】
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