(57)【要約】【課題】レンズと基板とのアライメント作業が容易となる部分球面レンズ、及び従来よりも小型でかつ高性能な部分球面レンズアレイを提供する。【解決手段】本発明の部分球面レンズ１０は、屈折率が略均一なガラスからなり、曲率中心Ｐが実質的に等しい対向する球面であって光軸が通過する透光球面部１０ａ、１０ｂと、透光球面部１０ａ、１０ｂと曲率中心Ｐが実質的に等しく支持面となる支持球面部１０ｃと、光軸Ｊに略平行な平面部１０ｄ、１０ｅとを有することを特徴とし、本発明の部分球面レンズアレイ２０は、一面に所定ピッチで並列配置された複数のＶ溝２１ｂを有する基板２１と、複数の部分球面レンズ１０とを備え、基板２１のＶ溝２１ｂに部分球面レンズ１０の支持球面部１０ｃを支持して透光球面部１０ａ、１０ｂを所定ピッチで並列配置した状態で固定していることを特徴とする。【選択図】　　　　　図３
2004046104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率が略均一なガラスからなり、曲率中心が実質的に同じで対向する球面であって光軸が通過する透光球面部と、該透光球面部と曲率中心が実質的に同じで支持面となる支持球面部と、光軸に略平行な平面部とを有することを特徴とする部分球面レンズ。
【請求項２】
平面部が２面以上あり、その内の２面が光軸を挟んで対向していることを特徴とする請求項１に記載の部分球面レンズ。
【請求項３】
透光球面部に光学膜が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の部分球面レンズ。
【請求項４】
光軸が通過する透光球面部を識別するマーキングを有することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の部分球面レンズ。
【請求項５】
一面に所定ピッチで並列配置された断面が略Ｖ形の複数の凹部を有する基板と、屈折率が略均一なガラスからなり、曲率中心が実質的に同じで対向する球面であって光軸が通過する透光球面部、該透光球面部と曲率中心が実質的に同じで支持面となる支持球面部、及び光軸に略平行な平面部とを有する複数の部分球面レンズとを備え、
前記基板の凹部に前記部分球面レンズの支持球面部を支持して透光球面部を所定ピッチで並列配置した状態で固定されている部分球面レンズアレイ。
【請求項６】
部分球面レンズの平面部が２面以上あり、その内の２面が光軸を挟んで対向していることを特徴とする請求項５に記載の部分球面レンズアレイ。
【請求項７】
部分球面レンズの透光球面部に光学膜が形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の部分球面レンズアレイ。
【請求項８】
基板がガラス、結晶化ガラス、またはシリコン結晶からなることを特徴とする請求項５から７の何れかに記載の部分球面レンズアレイ。
【請求項９】
部分球面レンズの球面の曲率半径公差が±０．００１５ｍｍであり、且つ毛細管の外径公差が±０．００１ｍｍであり、部分球面レンズアレイの光軸に対する出射光線の傾き角が０．２°以下であることを特徴とする請求項５から８の何れかに記載の部分球面レンズアレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチ等の光通信用に適する真球度に優れた球面を有する部分球面レンズ及び部分球面レンズアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速大容量の光ファイバ通信システムを構築する際には多くの光デバイスが使用される。その中には複数の波長が多重化された光信号から任意波長の光信号を取り出すものや、光信号の位相を合わせるための光学結晶体を用いるもの、光回線を切り替えて光信号を操作する光スイッチ等があり、光ファイバから出射されて広がった光信号を平行光にする多数の光コリメータが用いられる。
【０００３】
従来、複数の光信号の入出力を行う光デバイスでは、図８に示すように、球レンズを円柱状に研削したドラムレンズ１や円柱状のＧＲＩＮレンズ等を用い、その円柱部１ａの側面をＶ溝２ａが形成された基板２に固定したレンズアレイ３が使用されている。
【０００４】
また、特許文献１には、球レンズをＶ溝に保持した光ファイバアレイが開示されており、特許文献２には加工された球レンズの開示があり、特許文献３には上下が平面に加工された球レンズが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５９−３６２１４号公報（第２−３頁、第１−２図）
【特許文献２】
実開昭６１−７６４０７号公報（第１頁、第２図）
【特許文献３】
米国特許第６２０７９５０号公報（第１１−１２頁、第１−６図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の円柱状レンズでは、その円柱部１ａの直径は小さなタイプのものでもφ１．０ｍｍ程度あり、少なくとも、この円柱部１ａの直径以下のレンズピッチでレンズアレイ３を作製することは物理的に不可能である。また、円柱状レンズの円柱部１ａの直径および表面状態や、円筒度を高精度に管理することは技術的に困難であり、また、ＧＲＩＮレンズではその屈折率分布の軸対象性を高精度に管理することは困難である。そのため、単に円柱状レンズをＶ溝基板へ固定しただけでは、光学特性の優れたレンズアレイとはならず、調整が必要となる問題がある。
【０００７】
また、特許文献１〜３に開示された球レンズも同様に、直径以下のレンズピッチでレンズアレイを作製することは物理的に不可能である。
【０００８】
このような円柱状レンズの制約が、例えば、レンズの光軸ピッチが１ｍｍ以下と小型で、レンズが正確にアライメントされたレンズアレイを作製する際の障害となっている。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題に鑑み、レンズと基板とのアライメント作業が容易となる部分球面レンズ、及び、従来よりも小型でかつ高性能な部分球面レンズアレイを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る部分球面レンズは、屈折率が略均一なガラスからなり、曲率中心が実質的に同じで対向する球面であって光軸が通過する透光球面部と、該透光球面部と曲率中心が実質的に同じで支持面となる支持球面部と、光軸に略平行な平面部とを有することを特徴とする。
【００１１】
部分球面レンズを構成する球面としては、真球度に優れた球レンズを材料として使用することが好ましい。球レンズを使用することにより、対向する透光球面部と支持球面部の曲率中心が精密に管理されることになる。即ち、透光球面部と支持球面部とが実質的に同一中心の球面であり、支持球面部の位置を制御することにより、容易に部分球面レンズの光軸位置を管理することが可能となる。このように、光コリメータの小型化、細径化のためには、高い真球度を有する部分球面レンズの周囲を研削して作製した部分球面レンズが適している。
【００１２】
光軸に略平行な平面部としては、部分球面レンズを整列させた際に、平面部の距離が相互の透光球面部のピッチよりも小さくなれば使用可能であり、その大きさとしては透光球面部を透過する信号光に支障が出ない程度の損失となる位置まで大きくすることが可能である。実用上、信号光のビーム径よりも若干大きい透光球面部が確保できる平面部であることが好ましい。
【００１３】
本発明で使用する部分球面レンズの材料としては、屈折率が略均一な光学ガラス等からなり、真球状に加工することにより高い焦点精度を有する部分球面レンズが作製できる材料であれば使用可能である。部分球面レンズに用いるガラスとしては、光学ガラスのＢＫ７、Ｋ３、ＴａＦ３、ＬａＦ０１、ＬａＳＦ０１５等を用いることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の部分球面レンズは、平面部が２面以上あり、その内の２面が光軸を挟んで対向していることを特徴とする。
【００１５】
部分球面レンズの平面部が２面以上あり、その内の２面が光軸を挟んで対向しているとは、例えば、図１の部分球面レンズ１０における平面部１０ｄ、１０ｅのような状態を示し、部分球面レンズを整列させた際に、平面部の距離が相互の透光球面部のピッチよりも小さくなれば使用可能であり、信号光に支障が出ない程度の損失となる位置まで２面を大きくすることが可能である。実用上、信号光のビーム径よりも若干大きい透光球面部が確保できる平面部であることが好ましい。他の光軸に略平行な平面部は、信号光に支障が出ない寸法範囲で部分球面レンズの位置決めや固定等に使用可能である。
【００１６】
さらに、本発明の部分球面レンズは、透光球面部に光学膜が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
透光球面部に形成される光学膜としては、目的に応じて減反射膜、フィルター等が使用可能である。
【００１８】
また、本発明の部分球面レンズは、光軸が通過する透光球面部を識別するマーキングを有することを特徴とする。
【００１９】
光軸が通過する透光球面部を識別するマーキングとしては、他の光軸に略平行な平面部自体や、対向している平面部に設けることが可能である。
【００２０】
本発明に係る部分球面レンズアレイは、一面に所定ピッチで並列配置された断面が略Ｖ形の複数の凹部を備えた基板と、屈折率が略均一なガラスからなり、曲率中心が実質的に同じで対向する球面であって光軸が通過する透光球面部、該透光球面部と曲率中心が実質的に同じで支持面となる支持球面部、及び光軸に略平行な平面部とを有する複数の部分球面レンズとを備え、前記基板の凹部に前記部分球面レンズの支持球面部を支持して透光球面部を所定ピッチで並列配置した状態で固定されているものである。
【００２１】
本発明に使用する基板としては、一面に所定ピッチで並列配置された断面が略Ｖ形の複数の凹部としては、略漏斗状の凹部やＶ溝等があり、Ｖ溝では部分球面レンズの支持球面部を２点で支持することができるものであれば使用可能であり、その所定ピッチとしては、波長フィルター等の光機能素子の配列間隔に適応したピッチであればよい。また、底面から部分球面レンズの支持球面部を２点で支持する複数のＶ溝の角度や深さ等の寸法が所定範囲に管理されていることが光学的な特性を維持する上で重要となる。
【００２２】
また、本発明の部分球面レンズアレイは、部分球面レンズの平面部が２面以上あり、その内の２面が光軸を挟んで対向していることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の部分球面レンズアレイは、部分球面レンズの透光球面部に光学膜が形成されていることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の部分球面レンズアレイは、基板がガラス、結晶化ガラス、またはシリコン結晶からなることを特徴とする。
【００２５】
基板を構成するガラス、結晶化ガラス、またはシリコン結晶としては、精密に研削・研磨することができれば使用可能である。また、精密プレス成型が可能であるガラス、結晶化ガラスであることが好ましく、延伸成形が可能なものであることがさらに好ましい。さらに、部分球面レンズに熱膨張係数が近いものが好ましい。ガラスとしては、ホウ珪酸ガラス、光学ガラス等、結晶化ガラスとしてはシリカ・アルミナ・リシア系等のものが使用可能である。
【００２６】
さらに、本発明の部分球面レンズアレイは、部分球面レンズの球面の曲率半径公差が±０．００１５ｍｍであり、且つ毛細管の外径公差が±０．００１ｍｍであり、部分球面レンズアレイの光軸に対する出射光線の傾き角が０．２°以下であることを特徴とする。
【００２７】
部分球面レンズとしては、例えば、高精度に加工された球レンズから作製されたもの、また、毛細管としては、例えば、光コネクタ用フェルールの公差で製造された高精度なものが用いられる。
【００２８】
【作用】
本発明に係る部分球面レンズは、屈折率が略均一なガラスからなり、曲率中心が実質的に同じで対向する球面であって光軸が通過する透光球面部と、該透光球面部と曲率中心が実質的に同じで支持面となる支持球面部と、光軸に略平行な平面部とを有するので、支持球面部の位置を制御することにより、容易に部分球面レンズの光軸位置を管理することが可能となり、かつ光軸に略平行な平面部により光軸に直交する方向の寸法を小さくすることが可能となる。
【００２９】
また、本発明の部分球面レンズは、平面部が２面以上あり、その内の２面が光軸を挟んで対向しているので、複数の部分球面レンズを互いの平面部を対向させて並べると、光軸が通過する透光球面部を従来よりもはるかに小さいピッチで並列配置することが可能となる。
【００３０】
また、本発明の部分球面レンズは、部分球面レンズの透光球面部に光学膜が形成されているので、減反射膜やフィルター膜等の光学膜を形成することにより高速・大容量化が進む光通信用途に対応することが可能となる。
【００３１】
また、本発明の部分球面レンズは、光軸が通過する透光球面部を識別するマーキングを有するので、支持部材に対して部分球面レンズの支持面球面を当接させて光軸方向を設定する際に、間違うことがなく、アライメントの自動化も容易となる。
【００３２】
本発明に係る部分球面レンズアレイは、一面に所定ピッチで並列配置された断面が略Ｖ形の複数の凹部を備えた基板と、屈折率が略均一なガラスからなり、曲率中心が実質的に同じで対向する球面であって光軸が通過する透光球面部、該透光球面部と曲率中心が実質的に同じで支持面となる支持球面部、及び、光軸に略平行な平面部とを有する複数の部分球面レンズとを備え、前記基板の凹部に前記部分球面レンズの支持球面部を支持して透光球面部を所定ピッチで並列配置した状態で固定されているので、光機能素子の配列間隔に適応した所定ピッチで、底面から部分球面レンズの支持球面部を２点で支持する複数のＶ溝等の角度や深さ等の寸法が所定範囲に管理されている基板と、光軸に略平行な平面部を有して透光球面部と支持球面部とが実質的に同一中心の球面で所定範囲に管理されている部分球面レンズとを使用することにより、従来よりも小さいピッチでレンズが並列配置された高精度なレンズアレイが得られる。
【００３３】
また、本発明の部分球面レンズアレイは、部分球面レンズの平面部が２面以上あり、その内の２面が光軸を挟んで対向しているので、複数の部分球面レンズを互いの平面部を対向させて断面が略Ｖ形の複数の凹部を備えた基板上に並べることで、光軸が通過する透光球面部を従来よりもはるかに小さいピッチで高密度に並列配置させたレンズアレイが得られる。
【００３４】
また、本発明の部分球面レンズアレイは、部分球面レンズの透光球面部に光学膜が形成されているので、減反射膜やフィルター膜等の光学膜を形成することにより高速・大容量化が進む光通信用途に対応する高密度に並列配置させたレンズアレイが可能となる。
【００３５】
また、本発明の部分球面レンズアレイは、基板がガラス、結晶化ガラス、またはシリコン結晶からなるので、精密研削・研磨、精密プレス成型、延伸成形等が可能となり、容易に部分球面レンズと熱膨張係数の近い材料で構成することが可能となる。
【００３６】
さらに、本発明の部分球面レンズは、部分球面レンズの球面の曲率半径公差が±０．００１５ｍｍであり、且つ毛細管の外径公差が±０．００１ｍｍであり、部分球面レンズアレイの光軸に対する出射光線の傾き角が０．２°以下であるので、部分球面レンズアレイの光軸に対する出射光線の傾き角を非常に小さくすることでアライメントの自動化がさらに容易となる。
【００３７】
なお、部分球面レンズアレイの光軸に対する出射光線の傾き角は、毛細管と部分球面レンズの光軸のズレ量と部分球面レンズの焦点距離を用いて以下の数式で表される関係にある。
【００３８】
【数１】
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【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４０】
図１に示すように、本発明の部分球面レンズ１０は、屈折率が略均一な光学ガラスのＬａＳＦ０１５からなり曲率中心Ｐが実質的に同じで対向する球面であって光軸Ｊが通過する透光球面部１０ａ、１０ｂと、透光球面部１０ａ、１０ｂと曲率中心Ｐが実質的に同じで支持面となる支持球面部１０ｃと、光軸Ｊに略平行な平面部１０ｄ、１０ｅとを有するものである。透光球面部１０ａ、１０ｂ、及び支持球面部１０ｃの曲率半径は０．５ｍｍであり、焦点距離は０．５７３ｍｍである。また、平面部１０ｄ、１０ｅ間の距離は０．４ｍｍと、従来の円柱状レンズに比べて非常に小さくなっている。
【００４１】
部分球面レンズ１０の透光球面部１０ａ、１０ｂには信号光の反射防止のために波長が１２６０〜１６７５ｎｍ（Ｏ、Ｅ、Ｓ、Ｃ、Ｌ、Ｕバンドと呼ばれている・・・ＩＴＵ−Ｔ策定）の光を９９％以上透過する多層構造の減反射膜１１、１２がそれぞれ形成されている。また、平面部１０ｅには光軸Ｊの位置及びその方向を示すＶ溝状のマーキングＭが刻設されている。
【００４２】
また、他の実施の形態での部分球面レンズ１０としては、図２（Ａ）に示すように、部分球面レンズ１０に設けられた平面部が平面部１０ｄの一面だけであり、２個の部分球面レンズ１０を互いの平面部１０ｄ同士を対向配置することで、光軸Ｊを所定の間隔に位置させることができる。この際、マーキングＭが印刷等による凸部となる場合には、透光球面部１０ａ、１０ｂ及び支持球面部１０ｃにかからない球面に設けるとよい。さらに、図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、部分球面レンズ１０に、光軸Ｊに略平行な他の平面部１０ｆを設けてもよく、平面部１０ｆを平面状の当接部を有する押圧整列部材等に当接させることで部分球面レンズ１０の整列配置が容易になる。この場合、平面部１０ｆはマーキングＭとしても使用可能である。
【００４３】
図３に示すように、上記の部分球面レンズ１０を、例えば、４個使用した本発明の部分球面レンズアレイ２０は、一面２１ａに光スイッチ用の光路切り替え機能素子の配列間隔に適応した０．５ｍｍピッチで並列配置された４本のＶ溝２１ｂを有する基板２１に、部分球面レンズ１０の支持球面部１０ｃを当接支持して透光球面部１０ａ、１０ｂを０．５ｍｍピッチで並列配置した状態でエポキシ系接着剤２２により固着されているものである。
【００４４】
基板２１は、部分球面レンズ１０を構成するＬａＳＦ０１５の熱膨張係数７４×１０−７／Ｋと近い５１×１０−７／Ｋであるホウ珪酸ガラスからなり、一面２１ａに並列配置されたＶ溝２１ｂは、部分球面レンズ１０の支持球面部１０ｃを２点で支持するものであり、底面２１ｃから部分球面レンズ１０の支持球面部１０ｃを２点で支持するＶ溝２１ｂの高さ寸法が所定範囲、例えば、±０．１μｍに管理されており、それぞれの部分球面レンズ１０の光軸Ｊの位置が設計上の中心座標に対して±１μｍ以内で、各部分球面レンズ１０間に集光レンズとしての光学的な特性に実質的な差異が生じないように維持されている。
【００４５】
次に、部分球面レンズアレイ２０を使用した光コリメータ部品について説明する。
【００４６】
図４に示すように、光コリメータ部品３０は、上記の部分球面レンズ１０を基板２１に固着した部分球面レンズアレイ２０と、光ファイバ３１を内孔３２ａに挿着しており外周円柱面３２ｂを基板２１のＶ溝２１ｂに当接させて接着剤３３で毛細管３２とを固着してあるものであり、光ファイバ３１の端面３１ａは、端面３１ａからの反射戻り光を抑制するため、光軸Ｊと直交する平面に対して約８°の傾斜に仕上げられている。
【００４７】
また、図４に示すように、光コリメータ部品３０の部分球面レンズ１０は高精度に加工された球レンズから作製されているので、例えば、その球レンズの直径を±０．００１ｍｍ、即ち、部分球面レンズ１０の球面（透光球面部１０ａ、１０ｂ及び支持球面部１０ｃ）の曲率半径公差を±０．０００５ｍｍで管理することが可能である。また、光コネクタなどに用いる±０．０００５ｍｍの外径公差で作製された毛細管３２を用いることで、部分球面レンズアレイ２０の光軸Ｊに対する出射光線の傾き角を非常に小さくすることができる。そこで、光学ガラスのＬａＳＦ０１５からなる直径１ｍｍ±０．００１ｍｍの球レンズから作製した部分球面レンズ１０を用いれば、数１から、部分球面レンズアレイ２０の光軸Ｊに対する出射光線の傾き角は、最大でも０．１°程度となり、ＧＲＩＮレンズなどを用いた場合の０．３°程度と比較すると大幅に小さくなっており、これまで困難とされていたアライメントの自動化を容易に行うことが可能となった。
【００４８】
上記の光コリメータ部品３０は、図５に示すように、光スイッチ用の光路切り替え機能素子や、波長フィルター他の光機能素子４０を挟んでベース基板４１上に対向配置されて各光コリメータ部品３０、３０及び光機能素子４０の光軸Ｊが整合されている。
【００４９】
次に、光コリメータ部品３０の挿入損失の測定を行った。
【００５０】
作動距離が５．５ｍｍとなるように設定した光コリメータ部品３０の作動距離と挿入損失との関係について、測定を行った結果のデータを表１に、そのプロットを図６に示す。
【００５１】
【表１】
2004046104.tif 000004
【００５２】
本発明の光コリメータ部品３０は、図６に示すように、作動距離５．５ｍｍおよび、その作動距離の±０．５ｍｍにおいて、挿入損失が０．３ｄＢであり、光スイッチ等の光部品に用いることが十分可能な性能を有している。
【００５３】
次に、図１に示す本発明の部分球面レンズ１０を作製する方法について一例を説明する。
【００５４】
まず、光学ガラスのＬａＳＦ０１５からなるガラス材料を曲率半径が０．５ｍｍ、即ち、直径１ｍｍで真球度が１μｍ以下の球レンズを作製し、研削加工により光軸Ｊに略平行な平面部１０ｄ、１０ｅを形成する。次いで、透光球面部１０ａ、１０ｂに波長が１２６０〜１６７５ｎｍの光を９９％以上透過する多層構造の減反射膜１１、１２を形成する。この際、平面部１０ｅに光軸Ｊの位置及びその方向を示すＶ溝状のマーキングＭを刻設する。
【００５５】
次に、図３に示す本発明の部分球面レンズアレイ２０を作製する方法について一例を説明する。
【００５６】
部分球面レンズ１０と同様の光学ガラス、ホウ珪酸ガラスまたは結晶化ガラスを使用して、一面２１ａに光スイッチ用の光路切り替え機能素子、波長フィルター他の配列間隔に適応した０．５ｍｍピッチで並列配置された４本のＶ溝２１ｂを有する基板２１を精密研削・研磨、精密プレス成型、または延伸成形により作製する。
【００５７】
次いで、基板２１のＶ溝２１ｂに、支持球面部１０ｃを当接させてマーキングＭの方向及び向きが同じになるように上記部分球面レンズ１０を整列配置し、透光球面部１０ａ、１０ｂが所定の位置になるように、図示しない治具により透光球面部１０ａ、１０ｂにキズや汚れがつかないように位置決めする。この状態で、接着剤２２を塗布し、接着剤２２が熱硬化性の場合には乾燥炉で、光硬化性の場合には光照射装置を使用して基板２１に部分球面レンズ１０を固着する。
【００５８】
なお、減反射膜１１、１２は、基板２１に部分球面レンズ１０を固着した後に透光球面部１０ａ、１０ｂに形成してもよい。
【００５９】
次に、図７に本発明の他の部分球面レンズアレイ５０を示す。部分球面レンズアレイ５０は、先出の図２（Ａ）に示す部分球面レンズ１０を、その平面部１０ｄを互いに対向配置した状態で接着剤５２により基板５１に固着させたものである。このような部分球面レンズアレイ５０は、図２（Ａ）に示す平面部１０ｄのみの部分球面レンズ１０を用いることにより、光通信ネットワークを構築する際に数多く使用される２×２光スイッチを効率よく安価に作製することが可能となる。もちろん、先出の図２（Ａ）に示す部分球面レンズ１２の代わりに、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示す部分球面レンズを用いても２×２光スイッチを安価に作製することが可能となる。
【００６０】
なお、上記光コリメータ部品の挿入損失の測定は以下のようにして行った。即ち、作製した上記光コリメータ部品を２つ準備し、波長が１５５０ｎｍのレーザーダイオード安定化光源に光ファイバを繋ぎ、この光ファイバに一方の光コリメータ部品を融着スプライスにて接続する。この光コリメータ部品をＸＹＺの空間軸と直交する２つの回転軸を有する５軸光学ステージに固定する。次に、他方の光コリメータ部品を光学架台に固定し、光コリメータ部品のピグテールとなっている光ファイバの先端をパワーメータに接続する。その後、５軸ステージを操作して、２つの光コリメータ部品間の光学的な結合が最良となるように調心し、その状態でパワーメータにより受光量（単位：ｄＢｍ）を測定する。この受光量を予め測定しておいた安定化光源とパワーメータを光ファイバで直結したときの受光量（単位：ｄＢｍ）の測定値から差し引いて挿入損失を算出した。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係る部分球面レンズは、屈折率が略均一なガラスからなり、曲率中心が実質的に同じで対向する球面であって光軸が通過する透光球面部と、該透光球面部と曲率中心が実質的に同じで支持面となる支持球面部と、光軸に略平行な平面部とを有し、支持球面部の位置を制御することにより、容易に部分球面レンズの光軸位置を管理することが可能となり、かつ光軸に略平行な平面部により光軸に直交する方向の寸法を小さくすることが可能となるので、従来よりも高密度配置されたレンズアレイを作製することができる。
【００６２】
また、本発明の部分球面レンズは、平面部が２面以上あり、その内の２面が光軸を挟んで対向しており、複数の部分球面レンズを互いの平面部を対向させて並べると、光軸が通過する透光球面部を従来よりもはるかに小さいピッチで並列配置することが可能となるので、レンズを並列配置するレンズアレイの場合、従来よりも配置が大幅に高密度化されたレンズアレイを作製することができる。
【００６３】
また、本発明の部分球面レンズは、部分球面レンズの透光球面部に光学膜が形成されているので、減反射膜やフィルター膜等の光学膜を形成することにより高速・大容量化が進む光通信用途に対応するレンズアレイを作製することが可能となる。
【００６４】
また、本発明の部分球面レンズは、光軸が通過する透光球面部を識別するマーキングを有するので、支持部材に対して部分球面レンズの支持面球面を当接させて光軸方向を設定する際に、間違うことがなく正確にレンズアレイを作製することができる。
【００６５】
本発明に係る部分球面レンズアレイは、一面に所定ピッチで並列配置された断面が略Ｖ形の複数の凹部を備えた基板と、屈折率が略均一なガラスからなり、曲率中心が実質的に同じで対向する球面であって光軸が通過する透光球面部、該透光球面部と曲率中心が実質的に同じで支持面となる支持球面部、及び光軸に略平行な平面部とを有する複数の部分球面レンズとを備え、前記基板の凹部に前記部分球面レンズの支持球面部を支持して透光球面部を所定ピッチで並列配置した状態で固定されているので、従来よりも小さい光機能素子の配列間隔に適応した小さいピッチでレンズが並列配置された高精度なレンズアレイを提供することができる。
【００６６】
また、本発明の部分球面レンズアレイは、部分球面レンズの平面部が２面以上あり、その内の２面が光軸を挟んで対向しているので、従来よりもはるかに小さい光機能素子の配列間隔に適応した小さいピッチで高密度に並列配置させたレンズアレイを提供することができる。
【００６７】
また、本発明の部分球面レンズアレイは、部分球面レンズの透光球面部に光学膜が形成されているので、減反射膜やフィルター膜等の光学膜を有する高速・大容量化が進む光通信用途に対応する高密度に並列配置させたレンズアレイを提供することができる。
【００６８】
また、本発明の部分球面レンズアレイは、基板がガラス、結晶化ガラス、またはシリコン結晶からなるので、精密研削・研磨、精密プレス成型、延伸成形等が可能となり、容易に部分球面レンズと熱膨張係数の近い材料が得られ、信頼性が高く安価なレンズアレイを提供することができる。
【００６９】
さらに、本発明の部分球面レンズアレイでは、その部分球面レンズは、球面の曲率半径公差が高精度であり、且つ毛細管の外径公差が高精度であり、部分球面レンズアレイの光軸に対する出射光線の傾き角を非常に小さくすることができるので、アライメントの自動化を容易に行うことが可能なレンズアレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部分球面レンズの説明図であって、（Ａ）は光軸に平行な側面図、（Ｂ）は光軸に垂直な正面図。
【図２】本発明に係る他の部分球面レンズの説明図であって、（Ａ）は平面部が１面である部分球面レンズの正面図、（Ｂ）は平面部が３面である部分球面レンズの側面図、（Ｃ）は（Ｂ）の正面図。
【図３】本発明に係る部分球面レンズアレイの説明図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ断面図、（Ｃ）は（Ａ）の側面図。
【図４】本発明の部分球面レンズアレイを使用した光コリメータ部品の説明図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図５】光コリメータ部品の使用例の説明図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図。
【図６】本発明の部分球面レンズアレイを使用した光コリメータ部品の挿入損失を作動距離に対してプロットした説明図。
【図７】本発明に係る他の部分球面レンズアレイの説明図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図。
【図８】従来のレンズアレイの構造を示す説明図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は光軸に垂直な方向の正面図。
【符号の説明】
１　ドラムレンズ
１ａ　円柱部
２ａ、２１ｂ　Ｖ溝
２、２１、５１　基板
３　レンズアレイ
１０　部分球面レンズ
１０ａ、１０ｂ　透光球面部
１０ｃ　支持球面部
１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ　平面部
１１、１２　減反射膜
２２、３３、５２　接着剤
２０、５０　部分球面レンズアレイ
２１ａ　一面
２１ｂ　Ｖ溝
２１ｃ　底面
３０　光コリメータ部品
３１　光ファイバ
３１ａ　端面
３２　毛細管
３２ａ　内孔
３２ｂ　外周円柱面
４０　光機能素子
４１　ベース基板
Ｊ　光軸
Ｍ　マーキング
Ｐ　曲率中心
【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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