(57)【要約】【課題】汎用品であるＬＥＤチップを使用して、単一ファイバの端面に効率よくＬＥＤからの光を導光する小型で安価な光モジュールを提供する。【解決手段】マイクロ化学システム１００に用いられる光モジュール１１０は、ＬＥＤ１０２と、光ファイバ１０７と、２つの球面レンズからなるレンズ群１０９とを備え、１：１結合系を形成する。【選択図】図２
2008197241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端が前記光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置されたマルチモード光ファイバとを備える光モジュールにおいて、
前記光源と前記マルチモード光ファイバの間にあって、前記光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置された、二つ以上のレンズから成るレンズ群を備え、
前記光源の発光面が結像する位置に、前記マルチモード光ファイバの一端を配置することを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記レンズ群は、前記二つ以上のレンズを光軸を慨一致させた状態で固定したものから成ることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記二つ以上のレンズは、夫々屈折率分布型レンズであることを特徴とする請求項１又は２記載の光モジュール。
【請求項４】
発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端が前記光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置されたマルチモード光ファイバとを備える光モジュールにおいて、
光源と前記マルチモード光ファイバの間に０．２５ピッチより長いピッチの屈折率分布型レンズを備え、
前記光源の発光面が結像する位置に、前記マルチモード光ファイバの一端を配置することを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
系の倍率が１倍以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記光源は、前記発光面側にワイヤーボンディングが形成されているＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記光源と前記マルチモード光ファイバの間に一定の波長以上の光をカットする波長カットフィルタを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールに関し、特にＬＥＤを使用した光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、マイクロウエル、マイクロ化学チップ、マイクロキャピラリ等内の微小領域にある微量の物質の検出を行うマイクロ化学システムにおいては、光学的な測定方法が多く採用されている。例えば熱レンズ分光分析や蛍光検出などである。
【０００３】
また最近では、光源からの光を微小領域に照射させるために単一（一本の）ファイバの一端にレンズを取り付け、光ファイバからの光をこの微小領域に照射することで、光軸調整を簡単にし、且つ装置全体を小型化したマイクロ化学システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、半導体レーザー（以下「ＬＤ」という。）は、発光強度が強く、放射角が小さく、発光面積が小さいので点光源として取り扱うことができることが知られている。
【０００５】
従って、図９に示すように、光源（ＬＤ）の発光面位置及び単一ファイバの端面位置の間にレンズを１つ配置し、光源の発光面（光軸を中心とする径Ｌ１の領域）を単一ファイバの端面に径Ｌ２（≒Ｌ１）の大きさで結像する、すなわち、Ｌ１：Ｌ２がほぼ１：１となる光学系（以下「１：１結合系」という。）を形成することで、簡単且つ効率よく単一ファイバの端面にＬＤからの光を導光することができる。さらに、ＬＤは小さくて安いという利点もある。これらの理由から、マイクロ化学システムの光源としてＬＤが広く用いられている。
【０００６】
一方、被測定物質がＬＤでは発振することができない波長範囲（４５０〜６００ｎｍ）で励起されないと蛍光を出さないものである場合等、上記光源としてＬＤを使用できない場合がある。気体レーザーや第２高調波は上記波長範囲を発振することができるが、これらをＬＤの代わりの光源として使用すると、光源自体が大きくまた高価となる。
【０００７】
従って、種々の波長を選択できる小さくて安価な光源である発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という。）が上記波長範囲の光を出す光源として蛍光測定ではよく用いられている。しかし、このＬＥＤは発光面積が大きく、図１０に示すように放射角度も広いため、上記ＬＤを光源として用いる場合のように単一のレンズを使用しても効率よく集光することができない。
【０００８】
従って、ＬＥＤを光源として微小領域を検出するときには、通常、レンズを使用することなく単一ファイバに直接ＬＥＤからの光を導光する。この場合、単一ファイバの端面とＬＥＤの距離が近い程、単一ファイバの端面に光を多く導光することができる。このため、図１１に示すように、ＬＥＤチップ６０１の封止樹脂６０３を研磨したもの（図６（ｂ））に単一ファイバの端面を対向させ、これをフェルール等で固定した光モジュールが、従来のマイクロ化学システムには用いられている。
【特許文献１】特開２００５−３０８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図６（ａ）に示すように、現在汎用品として出回っているＬＥＤチップには電極としてボンディングワイヤー６０４が端面に形成されているので、単一ファイバの端面をＬＥＤチップの発光面に当接させようとすると、ボンディングワイヤー６０４と干渉してしまうため、発光面と単一ファイバの端面の間には一定の距離を設けなくてはならないという問題がある。このボンディングワイヤー６０４が端面にでていない形のＬＥＤチップを作成できないわけではないが、高価な光源となってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、汎用品であるＬＥＤチップを使用して、光ファイバの端面に効率よく光源からの光を導光する小型で安価な光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の光モジュールは、発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端が前記光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置されたマルチモード光ファイバとを備える光モジュールにおいて、前記光源と前記マルチモード光ファイバの間にあって、前記光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置された、二つ以上のレンズから成るレンズ群を備え、前記光源の発光面が結像する位置に、前記マルチモード光ファイバの一端を配置することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の光モジュールは、請求項１記載の光モジュールにおいて、前記レンズ群は、前記二つ以上のレンズを光軸を慨一致させた状態で固定したものから成ることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の光モジュールは、請求項１又は２記載の光モジュールにおいて、前記二つ以上のレンズは、夫々屈折率分布型レンズであることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項４記載の光モジュールは、発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端に前記光源からの光が導光されるマルチモード光ファイバとを備える光モジュールにおいて、０．２５ピッチより長いピッチの屈折率分布型レンズを備え、光源と前記マルチモード光ファイバの間に０．２５ピッチより長いピッチの屈折率分布型レンズを備え、前記光源の発光面が結像する位置に、前記マルチモード光ファイバの一端を配置することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の光モジュールは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光モジュールにおいて、系の倍率が１倍以上であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の光モジュールは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光モジュールにおいて、前記光源は、前記発光面側にワイヤーボンディングが形成されているＬＥＤであることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の光モジュールは、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光モジュールにおいて、前記光源と前記マルチモード光ファイバの間に一定の波長以上の光をカットする波長カットフィルタを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の光モジュールによれば、発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端が光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置されたマルチモード光ファイバの間にあって、光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置された、二つ以上のレンズから成るレンズ群を備え、光源の発光面が結像する位置に、前記マルチモード光ファイバの一端を配置すると、上記光源として汎用品であるＬＥＤチップを使用して、光ファイバの端面に効率よく光源からの光を導光する小型で安価な光モジュールを提供することができる。
【００１９】
請求項２記載の光モジュールによれば、レンズ群は、上記二つ以上のレンズを光軸を慨一致させた状態で固定したものから成るので、組み立てを簡易にすることができる。
【００２０】
請求項３記載の光モジュールによれば、上記二つ以上のレンズは、夫々屈折率分布型レンズであるので、その側面を簡易に保持することができ、光モジュール内におけるレンズ群の位置決めを容易に行うことができる。
【００２１】
請求項４記載の光モジュールによれば、発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、その一端が光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置されたマルチモード光ファイバの間に０．２５ピッチより長いピッチの屈折率分布型レンズを備え、光源の発光面が結像する位置に、マルチモード光ファイバの一端を配置すると、上記光源として、汎用品であるＬＥＤチップを使用して、光ファイバの端面に効率よく光源からの光を導光する小型で安価、且つ組み立てが簡易な光モジュールを提供することができる。
【００２２】
請求項５記載の光モジュールによれば、系の倍率が１倍以上であると、光ファイバの端面に確実に光源からの光を導光することができる。
【００２３】
請求項６記載の光モジュールによれば、光源はその発光面側にワイヤーボンディングが形成されているＬＥＤであるので、レンズを用いない光モジュールよりも光ファイバの端面に確実に光源からの光を導光することができる。
【００２４】
請求項７記載の光モジュールによれば、光源とマルチモード光ファイバの間に一定の波長以上の光をカットする波長カットフィルタを備えるので、蛍光検出等で問題になる長波長側の光が光源に入るのを防止する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源と、光源からの光が導光されるマルチモード光ファイバとを備える光モジュールにおいて、光源とマルチモード光ファイバの間にあって、光源からの光の光軸と慨一致する位置に設置された、二つ以上のレンズから成るレンズ群を備え、光源の発光面が結像する位置付近に、マルチモード光ファイバの一端を配置すると、上記光源として汎用品であるＬＥＤチップを使用して、光ファイバの端面に効率よく光源からの光を導光する小型で安価な光モジュールを提供することができることを見出した。
【００２６】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態に係る光モジュールを備えるマイクロ化学システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【００２９】
図１において、マイクロ化学システム１００は、内部に不図示の流路が形成されたマイクロ化学チップ１０１と、波長λ’１の励起光を合分波器１０３に導光する光モジュール１１０と、光モジュール１１０からの励起光を合分波器１０３を介して一端で受光するプローブ（検出先端部）１０４とを備える。合分波器１０３はλ１（λ’１＜λ１）以下の波長の光が反射し、λ２（λ２＞λ１）以上の波長の光が透過するよう設計したものである。
【００３０】
光モジュール１１０は、図２に後述するように、主波長λ’１の励起光を発振するＬＥＤ１０２と、光ファイバ１０７と、レンズ群１０９とを備える。
【００３１】
また、プローブ１０４は、ＬＥＤ１０２から発振された励起光をプローブ１０４まで導光する光ファイバ１０５をその一端に備える。さらに、マイクロ化学チップ１０１内の流路の溶液に含まれる試料は、主波長λ’１の励起光により励起されたときに主波長λ’２（λ’２＞λ２）の蛍光を発生する。
【００３２】
プローブ１０４は、その他端で主波長λ’２の蛍光を受光すると共に、光ファイバ１０５の先端に集光する。
【００３３】
マイクロ化学システム１００は、さらに、光ファイバ１０５の先端に集光された主波長λ’２の蛍光を合分波器１０３を介して受光してその蛍光強度を検出する検出器１０６を備える。
【００３４】
光ファイバ１０５，１０７，１０８はいずれも、マルチモード光ファイバが用いられる。
【００３５】
図２（ａ）は、図１の光モジュール１１０の概略構成を示す模式図である。
【００３６】
図２（ａ）において、光モジュール１１０は、ＬＥＤ１０２と、光ファイバ１０７と、屈折率分布型レンズ２０１ａ，２０１ｂからなるレンズ群１０９とを備える。
【００３７】
レンズ群１０９はＬＥＤ１０２と光ファイバ１０７の間に配置され、ＬＥＤ１０２の発光面（光軸を中心とする径Ｌ１の領域）が光ファイバ１０７の端面に径Ｌ２（≒Ｌ１）の大きさで結像する、すなわち、Ｌ１：Ｌ２がほぼ１：１となる光学系（以下「１：１結合系」という。）を形成する。
【００３８】
また、屈折率分布型レンズ２０１ａ，２０１ｂは、０．２５ピッチ以下で同一のピッチを有し、図４で後述するように、その焦点距離と同一の球面レンズと等価のレンズである。従って、屈折率分布型レンズ２０１ａ，２０１ｂのかわりにこれらと同一の焦点距離を有する２つの球面レンズを並べて使用するようにしてもよい。但し、レンズの側面を簡易に保持することができ、光モジュール内におけるレンズ群１０９の位置決めを容易に行うことができるという観点からは屈折率分布型レンズを使用する方が望ましい。
【００３９】
このような光モジュール１１０をマイクロ化学システム１００に使用すると、合分波器１０３に導光される光量（以下「ファイバ光量」という。）は、ＬＥＤ１０２と光ファイバ１０７の間にレンズを配置しない従来の光モジュール（図１１）を使用したときに得られる最大のファイバ光量より多くすることができた。また、上記光モジュール１１０を使用したときのファイバ光量は、ＬＥＤ１０２と光ファイバ１０７の間にレンズを１つ配置した光モジュール（図９）を使用したときに得られる最大のファイバ光量よりも、多くすることができた。
【００４０】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の光モジュール１１０の変形例の概略構成を示す模式図である。
【００４１】
図２（ｂ）において、光モジュール１１０’は、ＬＥＤ１０２、レンズ群１０９及び光ファイバ１０７の位置が異なる点を除き、光モジュール１１０と基本的に同一である。従って、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００４２】
光モジュール１１０’においてレンズ群１０９は、ＬＥＤ１０２の発光面（光軸を中心とする径Ｌ１の領域）が光ファイバ１０７の端面に径Ｌ２（＞Ｌ１）の大きさで結像する光学系（以下「拡大結合系」という。）を形成する。
【００４３】
このような光モジュール１１０’をマイクロ化学システム１００に使用すると、ファイバ光量は、光モジュール１１０を使用したときよりもさらに多くすることができた。
【００４４】
尚、本実施の形態では、２つの屈折率分布型レンズの夫々を光モジュール１１０内で軸調芯するようにしたが、予め２つの屈折率分布型レンズの軸調心を行なって固定させてあるものを使用してもよい。これにより、組み立てを簡易にすることができる。
【００４５】
図３は、図２（ｂ）の光モジュール１１０’の変形例の概略構成を示す模式図である。ここで、光モジュール１１０”は、レンズ群１０９の代わりに所定の長さの屈折率分布型レンズ３０１を使用する点を除いて図２（ｂ）の光モジュール１１０”と基本的に同一の構成を有する。従って、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００４６】
ここで、屈折率分布型レンズとは、式（１）の屈折率分布Ｎ（ｒ）の式に示されるように、中心から外周方向に向かう距離ｒが大きくなるにつれて、屈折率が徐々に下るレンズ４０１である。従って、このレンズ４０１内に導光された光線４０２は、図４（ａ）に示すように、式（２）のピッチでサインカーブを描いて進む。
【００４７】
【数１】
2008197241.tif 000003
【００４８】
【数２】
2008197241.tif 000004
【００４９】
また、屈折率分布型レンズは、その軸方向の長さがこのサインカーブのｘ周期に当たる長さを有するとき、ｘピッチのレンズと呼ばれる。例えば、図４（ａ）に示す１周期（１Ｐ）の長さを有する屈折率分布型レンズは１ピッチのレンズと呼ばれる。
【００５０】
さらに、屈折率分布型レンズの焦点距離ｆは、０．２５ピッチのレンズの場合、レンズの軸方向長さＺとの間で式（３）のような関係が存在する。
【００５１】
【数３】
2008197241.tif 000005
【００５２】
つまり０．２５ピッチ以下のレンズはその焦点距離ｆを持つ球面レンズと等価であって、レンズの長さ（ピッチ）を変える事によりレンズの焦点距離を変える事ができる。
【００５３】
一方、０．２５ピッチより大きく、０．５ピッチ以下である屈折率分布型レンズは、その半分のピッチのレンズが２ヶ並べたものと同等の光学機能を果たす。たとえば０．５ピッチのレンズは０．２５ピッチのレンズが２ヶ並んだものと等価となる。すなわち、０．２５ピッチより大きく、０．５ピッチ以下の屈折率分布型レンズは、図４（ｂ）に示すように、その半分のピッチのレンズに等価な球面レンズが２ヶ並んだレンズ群と等価なレンズとなる。
【００５４】
従って、例えば、球面レンズ２０１ａ，２０１ｂが夫々０．２１ピッチの屈折率分布型レンズと同一の焦点距離を有するものであるとき、０．４２ピッチの屈折率分布型レンズは、２つの球面レンズ２０１ａ，２０１ｂを並べたのと同等の機能を果たす。
【００５５】
このような光モジュール１１０”をマイクロ化学システム１００に使用すると、ファイバ光量は、光モジュール１１０’を使用したときと同一にすることができた。光モジュール１１０’と違い、光モジュール１１０”は単一のレンズからなるので、レンズ同士の軸調心を行なう必要がなく、簡易に組み立てを行うことができる。
【００５６】
例えば、波長６３０ｎｍのＬＥＤ１０２と、上記０．４２ピッチの屈折率分布型レンズを使用した光モジュールの場合、レンズの屈折率分布係数√Ａは０．３３９、軸上屈折率ｎ０は１．６０７となる。また、上述したように、０．４２ピッチのレンズは、０．２１ピッチのレンズを２つ組み合わせたものと同じとなる。
【００５７】
ここで、上記式（３）から０．２１ピッチのレンズの焦点距離ｆは１．９０となる。
【００５８】
また、０．２１ピッチのレンズの端面から主点位置までの距離ｈは、下記式（４），（５）より、端面から内側に１．４２ｍｍの位置となる。
ｈ＝（１／（ｎ０＊√Ａ））＊ｔａｎ（（√Ａ＊Ｚ）／２）      ・・・（４）
Ｚ＝２π＊Ｐ／√Ａ                        ・・・（５）
よって、０．４２ピッチのレンズは、図５に示すように、２つのレンズ５０１，５０２の近接する主点間距離ｄが２．８４ｍｍであって、ｆ＝１．９０のレンズを２つ並べたものと同じ機能を果たす。
【００５９】
また、系の倍率Ｍ（＝Ｌ２／Ｌ１）は、下記の式（６）の関係を有する。
【００６０】
【数４】
2008197241.tif 000006
【００６１】
よって、例えば、上記０．４２ピッチのレンズから、ＬＥＤ１０２の発光面までの距離並びに光ファイバ１０７までの距離を夫々、０．２ｍｍ、０．８ｍｍとすると、倍率Ｍは１．２となる。また、上記０．４２ピッチのレンズから、ＬＥＤ１０２の発光面までの距離並びに光ファイバ１０７までの距離を夫々、０．８ｍｍ、０．２ｍｍとすると、倍率Ｍは０．８となる。
【００６２】
尚、ファイバ１０７と屈折率分布型レンズ３０１の間の空間に短波長カットフィルタを入れてもよい。これにより、蛍光検出等で問題になる長波長側の光がＬＥＤ１０２に入るのを防止する事ができる。
【００６３】
尚、本実施の形態に係る光モジュールはＬＥＤからの光を光ファイバに導光する必要のあるシステムであればよく、上述した蛍光測定用マイクロ化学システムに限定されるわけでない。従って、燐光測定用に上記マイクロ化学システムを使用するためにこの光モジュールを使用してもよい。また、マイクロ化学システムでなくて自動車内通信用のシステムに使用してもよい。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００６５】
（実施例１）
まず、砲弾型ＬＥＤ（オアシス製  ＴＯＬ−５０ａＵＲ：波長６３０ｎｍ、２０ｍＡで発光）を用いて光源を作成した。具体的には、図６（ａ）に示すように、砲弾型ＬＥＤ６０１の砲弾型の部分を形成する封止樹脂６０３を、その先端からボンディングワイヤー６０４から約０．１ｍｍ離れた点線部６０５まで研磨し、図６（ｂ）に示すような光源６０５を作成した。その後、光源６０５の研磨面６０５ａに直接検出器７０３（（株）アドバンテスト製  TQ8210（本体），TQ82014（センサー））を対向させ、その発光強度を測定した結果、３．８ｍＷであった。
【００６６】
次に、光源６０５から光ファイバに導光された光量（以下「ファイバ光量」という。）を検出する検出システム７００を作成した。具体的には、図７に示すように、検出システム７００は、光源６０５、レンズ群７０１及び光ファイバ７０２からなる光モジュールと、光ファイバ７０２の端面７０２ｂに接続されている検出器７０３とを備える。
【００６７】
レンズ群７０１は、光源６０５の研磨面６０５ａに近い方から順に、ＳＥＬＦＯＣレンズ（日本板硝子社製）の０．２１ピッチの両端ＡＲ（anti-reflection）付きレンズ７０１ａ，７０１ｂが二つ並んだもので構成される。
【００６８】
光ファイバ７０２は、コア径（μｍ）／クラッド径（μｍ）の値が２００／２５０であるマルチモード光ファイバから成る。
【００６９】
ＳＥＬＦＯＣレンズ７０１ａ，７０１ｂは、共に、外径φ１．８ｍｍ、焦点距離１．９０ｍｍ、バックフォーカス０．４７ｍｍの屈折率分布型レンズ（ＳＥＬＦＯＣ  Ｗ１８（日本板硝子社製）の０．２１ピッチのものである。従って、焦点距離が１．９０ｍｍである球面レンズと同等の機能を有する。
【００７０】
本実施例の光モジュールで、光源６０５の発光面６０５ｂ（光軸を中心とする径Ｌ１の領域）が光ファイバ７０２の端面に径Ｌ２（≒Ｌ１）の大きさで結像する光学系（以下「１：１結合系」という。）を形成する。このとき検出器７０３で測定されたファイバ光量は３０μＷであった。
【００７１】
（実施例２）
上記光モジュールで、上記Ｌ１：Ｌ２が１：１.２となる光学系（以下「拡大光学系」という。）を形成する。このとき検出器７０３で測定されたファイバ光量は３６μＷであった。
【００７２】
（実施例３）
実施例２の検出システムからレンズ群７０１を外し、それと同位置に両端をＡＲコートした０．４２ピッチのＳＥＬＦＯＣレンズ（ＳＥＬＦＯＣ  Ｗ１８（日本板硝子社製））の１個のレンズを配置した。このとき検出器７０３で測定されたファイバ光量は実施例２で得られたファイバ光量と同じ３６μＷであった。
【００７３】
（実施例４）
実施例１と同様の方法で、砲弾型ＬＥＤ（日亜製  ＮＳＰＢ５００Ｓ：波長４７０ｎｍ、２０ｍＡで発光）を用いて光源６０５’を作成した。その後、光源６０５’の発光強度を測定したところ、７．７ｍＷであった。
【００７４】
次に、実施例３の検出システムから光源６０５を外し、それと同位置に光源６０５’を配置した。このとき検出器７０３で測定されたファイバ光量は５２μＷであった。
（比較例１）
実施例１の検出システム７００からレンズ群７０１を外し、光源６０５と光ファイバ７０２の光軸がほぼ一致した状態を維持しつつ、光ファイバ７０２の端面７０２ａの位置を変化させ、ファイバ光量の最大値を検出器７０３で測定した。その結果、端面７０２ａの位置が光源６０５の研磨面６０５ａに一致したとき、ファイバ光量が最大値である１４μＷとなった。
（比較例２）
実施例１の検出システム７００からＳＥＬＦＯＣレンズ７０１ｂを外した。その後、この光モジュールで、上記Ｌ１：Ｌ２が１：１となる光学系を形成した。このとき検出器７０３で測定されたファイバ光量は最大値である１７μＷであった。
（比較例３）
比較例２の光モジュールで、上記Ｌ１：Ｌ２が０．８：１となる光学系（以下「縮小光学系」という。）を形成した。このとき検出器７０３で測定されたファイバ光量は１５μＷであった。
（比較例４）
実施例４の検出システムの上記０．４２ピッチの１個のレンズをＳＥＬＦＯＣレンズ７０１ａと交換した。その後、この光モジュールで、上記Ｌ１：Ｌ２が１：１となる光学系を形成した。このとき検出器７０３で測定されたファイバ光量は最大値である３０μＷとなった。
【００７５】
【表１】
2008197241.tif 000007
【００７６】
【表２】
2008197241.tif 000008
【００７７】
以上の結果より、光モジュールにレンズを用いない場合（比較例１）と、１つの屈折率分布型レンズを用いた場合（比較例２）とでは、ほとんどファイバ光量に差は生じないことがわかった。
【００７８】
また、ＬＥＤのように発光面積が広い光源を使用する場合、図８に示すように発光面のできるだけ広い範囲からの光をレンズに集光させるべく、通常比較例３のような縮小光学系が使用される。しかし、このような光学系を用いても、比較例１，２と比べてファイバ光量にほとんど差がないことがわかった。これは、ＬＥＤの放射角度（図１０）が大きい一方、このような縮小光学系では光源６０５の開口数ＮＡ’は系の倍率Ｍ（＝Ｌ２／Ｌ１）に比例して小さくなる。このため、光源５０５からの光のうち、θ（＝ｓｉｎ―１ＮＡ’）より大きい放射角度を有するものは、図９に示すように全て結合損失となってしまうからであると考えられる。
【００７９】
その一方、比較例２と同じ１：１結合系であっても、光モジュールに２つのレンズからなるレンズ群を用いた場合（実施例１）は、ファイバ光量が約１．８倍も増大することがわかった。つまり、光源６０５の発光面６０５ｂの一部が光ファイバ７０２の端面７０２ａで結像する位置に２つのレンズを配置すると、汎用品であるＬＥＤチップを使用して作成された光源６０５で、光ファイバ７０２の端面に効率よく光源６０５からの光を導光する小型で安価な光モジュールを提供することができることがわかった。尚、組み合わせレンズは全て同様の光学系を形成するので、レンズ群７０１が３つ以上のレンズからなるものであっても同様の結果が得られると考えられる。
【００８０】
さらに、同じ光モジュールを使用する場合であっても、１：１結合系（実施例１）より、１：１.２結合系の方が、ファイバ光量を増加させることができることがわかった。
【００８１】
また、波長６３０ｎｍの光源６０５を使用した場合（実施例１〜３）と同様に、波長４７０ｎｍの光源６０５’を使用した場合も、光モジュールに、１つの球面レンズと同じ焦点距離を有する屈折率分布型レンズを用いた場合（比較例３）と、２つのレンズからなるレンズ群を用いた場合（実施例４）では、１：１結合系であってもファイバ光量が増大することがわかった。このことから、光源の波長に関係なく、光モジュールに２つ以上のレンズからなるレンズ群を使用すると、光ファイバの端面に効率よく光源からの光を導光することができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態に係る光モジュールを備えるマイクロ化学システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の光モジュールの概略構成を示す模式図であり、（ａ）は１：１結合系の場合、（ｂ）は拡大結合系の場合を示す。
【図３】図２（ｂ）の光モジュールの変形例の概略構成を示す模式図である。
【図４】屈折率分布型レンズの構造を説明するために用いられる図であり、（ａ）は１ピッチのレンズを示し、（ｂ）は０．５ピッチのレンズ及びこれと等価な０．２５ピッチのレンズが２ヶ並んだものを示す。
【図５】０．２１ピッチの屈折率分布型レンズを２つ並べたときの状態を示す図である。
【図６】光源を作成する方法を説明するために用いられる図であり、（ａ）は砲弾型ＬＥＤの研磨前の状態を示し、（ｂ）は砲弾型ＬＥＤ研磨後の状態を示す。
【図７】ファイバ光量を検出する検出システムの構成を概略的に示す模式図である。
【図８】拡大光学系の光モジュールの概略構成を示す模式図である。
【図９】ＬＤを用いた場合の光モジュールの概略構成を示す模式図である。
【図１０】ＬＥＤの放射角度とその光量の関係を示すグラフを示す図である。
【図１１】ＬＥＤを用いた場合の従来の光モジュールの変形例の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０２  ＬＥＤ
１０７  光ファイバ
１０９  レンズ群
１１０  光モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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