JP2002243988A - Light guide - Google Patents
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ライトガイドに関
し、特に複数の光ファイバーよりなり光を伝送するライ
トガイドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light guide, and more particularly, to a light guide including a plurality of optical fibers for transmitting light.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ファイバーは、レーザ光などを用いた
データ通信分野とは別に、光を伝送するライトガイドと
しての用途も存在する。ライトガイドとしては、例え
ば、顕微鏡などに使用されている照明、あるいは、紫外
線の照射により硬化する接着剤を硬化させるための紫外
線の伝送などの工業的利用に加えて、最近では太陽光を
屋内に伝送するなど、省エネルギを目的とした利用ある
いは農業分野における利用なども増えてきている。2. Description of the Related Art Optical fibers also have applications as light guides for transmitting light, apart from the field of data communication using laser light or the like. As a light guide, for example, in addition to industrial use such as illumination used for a microscope or the like or transmission of ultraviolet light for curing an adhesive which is cured by irradiation of ultraviolet light, recently, sunlight is indoors. Applications for energy saving, such as transmission, and applications in the agricultural field are also increasing.
【0003】また、医療分野においても、赤外光を用い
たレーザメスの手術への利用、あるいは歯科業界におい
てもレーザ照射による虫歯治療などが行われるようにな
ってきている。これら医療用途への適用においては、光
源を作業者(医師)の近くに設置せず、光ファイバーを
介して作業者(医師)の手元までレーザ光を伝送する方
式が採用されており、光ファイバーはさまざまな波長の
光に対してライトガイドとしての利用がなされている。[0003] In the medical field, the use of laser scalpels using infrared light for surgery, and the dental industry, caries treatment by laser irradiation has been performed. In these medical applications, a method of transmitting laser light to the operator (doctor) via an optical fiber without using a light source near the operator (doctor) has been adopted. It is used as a light guide for light of various wavelengths.
【0004】図11は、光源と光ファイバーとを光学的
に結合させたライトガイドの概略構成を示す模式図であ
る。コア部40の外周部にクラッド部41を有する構成
である束ねられた複数本の光ファイバー(4a,4b,
4c,4d)(バンドルドファイバーともいう)が、そ
の端面である光入射部を光源2に向けて配置されてお
り、光源2から発光される光Lが光ファイバー(4a,
4b,4c,4d)の入射部に入射するようになされて
いる。FIG. 11 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a light guide in which a light source and an optical fiber are optically coupled. A plurality of bundled optical fibers (4a, 4b,
4c, 4d) (also referred to as bundled fibers) are arranged with the light incident portion, which is the end face, facing the light source 2, and the light L emitted from the light source 2 is transmitted through the optical fibers (4a, 4a, 4d).
4b, 4c, 4d).
【0005】図11は、UVランプやハロゲンランプな
どのランプを光源として用いた場合のライトガイドの例
であり、光ファイバー(4a,4b,4c,4d)から
みて光源2の反対側にミラー3が配置されているので、
光源2から光ファイバー(4a,4b,4c,4d)の
反対側に出射された光を光ファイバー(4a,4b,4
c,4d)の入射部に取り込むことができる。FIG. 11 shows an example of a light guide when a lamp such as a UV lamp or a halogen lamp is used as a light source. A mirror 3 is provided on the opposite side of the light source 2 when viewed from the optical fibers (4a, 4b, 4c, 4d). Since it is located,
The light emitted from the light source 2 to the opposite side of the optical fibers (4a, 4b, 4c, 4d) is transmitted to the optical fibers (4a, 4b, 4).
c, 4d).
【0006】図12に光源から出射された光の光ファイ
バーに結合する効率の説明図を示す。図12(a)に示
すように、光ファイバー4はコア部40とクラッド部4
1の2つの部分から主に構成されている。ここで、コア
部40はクラッド部41に比較して屈折率が高くなって
いることにより、光ファイバーの内部を光が伝送(導
波)するような構成となっている。そして、導波する光
(導波モード)の電界強度分布としては、図12(b)
に示すように、コア部40のみでなく、ある程度クラッ
ド部41にもその電界強度分布が存在するような構成と
なっている。FIG. 12 is an explanatory diagram of the efficiency of coupling light emitted from a light source to an optical fiber. As shown in FIG. 12A, the optical fiber 4 includes a core 40 and a clad 4.
1 is mainly composed of two parts. Here, the core section 40 has a higher refractive index than the cladding section 41, so that light is transmitted (guided) inside the optical fiber. FIG. 12B shows an electric field intensity distribution of guided light (guiding mode).
As shown in FIG. 5, the electric field intensity distribution exists not only in the core part 40 but also in the clad part 41 to some extent.
【0007】光源から出射された光が光ファイバーを導
波するようになる効率は、図12(c)に示す光ファイ
バー端面における光源から出射した光の電界強度分布
と、前述の導波モードの電界強度分布との重畳積分によ
り定義される。つまり、1つの光ファイバーを対象とし
て、その光ファイバーの端面に最適化された光学レンズ
により光を集光してその集光された光の光ファイバーの
端面における電界強度分布を、光ファイバーの導波モー
ドの電界強度分布に合わせこむという作業を行えば、端
面に照射された光をほとんどロスすることなく、光ファ
イバーに導波させることができることとなる。The efficiency at which light emitted from the light source is guided through the optical fiber depends on the electric field intensity distribution of the light emitted from the light source at the end face of the optical fiber shown in FIG. Defined by convolution with distribution. That is, for one optical fiber, the light is condensed by an optical lens optimized for the end face of the optical fiber, and the electric field intensity distribution of the condensed light on the end face of the optical fiber is determined by the electric field of the waveguide mode of the optical fiber. If the work of adjusting to the intensity distribution is performed, the light applied to the end face can be guided to the optical fiber with little loss.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
に示す従来のライトガイドにおいて、以下に説明するよ
うに、光ファイバーと光源との結合効率を高めることが
困難となっている。即ち、光源からの光が照射される位
置にバンドルドファイバーを配置した場合において、入
射光(光源から出射され光ファイバーの端面に集光され
ることなく照射された光)の電界強度分布は、図12
(c)に示すようにほぼフラットな電界強度分布となっ
ているので、光ファイバーにおける導波モードの電界強
度分布との重畳積分の結果を高めることは困難であり、
損失(光ファイバーの端面には照射されるが、光ファイ
バーを導波する光とならない光)が発生してしまうので
ある。However, FIG.
In the conventional light guide shown in (1), it is difficult to increase the coupling efficiency between the optical fiber and the light source as described below. That is, when the bundled fiber is arranged at the position where the light from the light source is irradiated, the electric field intensity distribution of the incident light (the light emitted from the light source and irradiated without being collected on the end face of the optical fiber) is shown in FIG. 12
Since the electric field intensity distribution is almost flat as shown in (c), it is difficult to increase the result of superposition integration with the electric field intensity distribution of the waveguide mode in the optical fiber.
Loss (light that irradiates the end face of the optical fiber but does not become light guided through the optical fiber) occurs.
【0009】ライトガイドに用いられる光ファイバーの
構成は、コア部が大きく形成されているが、クラッド部
をなくしてしまうと伝送の際の損失が増えてしまうの
で、導波モードの電界強度分布をクラッド部も含めてフ
ラットにすることは不可能であるので、光ファイバーと
光源との結合効率を例えば80%以上に高めることは非
常に困難となっている。In the configuration of the optical fiber used for the light guide, the core portion is formed large. However, if the clad portion is eliminated, the transmission loss increases. Since it is impossible to make the optical fiber and the light source flat, it is very difficult to increase the coupling efficiency between the optical fiber and the light source to, for example, 80% or more.
【0010】また、近年CCDカメラの結合効率を高め
る手段として、樹脂材料により凸レンズを形成して集光
効率を高める方法が存在するが、ライトガイドにおける
光ファイバーの入射側端面の環境は、高光パワーおよび
高温になる場合がおおく、樹脂材料よりなる凸レンズを
配置することは不可能である。In recent years, as a means for increasing the coupling efficiency of a CCD camera, there is a method of forming a convex lens using a resin material to increase the light-collecting efficiency. In many cases, it is impossible to arrange a convex lens made of a resin material at a high temperature.
【0011】本発明は上述の状況に鑑みてなされたもの
であり、従って本発明は、光ファイバーと光源との結合
効率を高めることが可能なライトガイドを提供すること
を目的とする。The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and accordingly, it is an object of the present invention to provide a light guide capable of improving the coupling efficiency between an optical fiber and a light source.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のライトガイドは、複数の光ファイバーより
なり光を伝送するライトガイドであって、端面が光入射
部である複数本の配列された光ファイバーと、複数の光
学レンズ部が光学材料よりなるレンズ基板に上記光入射
部に対応するように配列して形成された光学レンズアレ
イとを有し、上記光学レンズアレイにより、光源から出
射された光を上記光ファイバーの光入射部に結合する。In order to achieve the above-mentioned object, a light guide according to the present invention is a light guide composed of a plurality of optical fibers for transmitting light, and has a plurality of arrays whose end faces are light incident portions. And an optical lens array formed by arranging a plurality of optical lens portions on a lens substrate made of an optical material so as to correspond to the light incident portion. The optical lens array emits light from a light source. The emitted light is coupled to a light incident portion of the optical fiber.
【0013】上記の本発明のライトガイドは、好適に
は、上記光学レンズアレイは、無機材料よりなる。In the above light guide of the present invention, preferably, the optical lens array is made of an inorganic material.
【0014】上記の本発明のライトガイドは、好適に
は、上記光ファイバーの配列は、その外径が互いに接す
るような配列である。また、好適には、上記光ファイバ
ーの配列は、最密配列である。また、好適には、上記光
学レンズアレイの上記各光学レンズ部は、上記レンズ基
板に対して凸形状に形成された凸レンズであり、さらに
好適には、上記光学レンズアレイは、上記凸形状の上記
各光学レンズ部と上記レンズ基板との境界が円形でない
形状である。またさらに好適には、上記光学レンズアレ
イは、上記凸形状の上記各光学レンズ部と上記レンズ基
板との境界が多角形である。In the above light guide of the present invention, the optical fibers are preferably arranged such that their outer diameters are in contact with each other. Preferably, the arrangement of the optical fibers is a close-packed arrangement. Preferably, each of the optical lens portions of the optical lens array is a convex lens formed in a convex shape with respect to the lens substrate, and more preferably, the optical lens array is formed of the convex lens. The boundary between each optical lens portion and the lens substrate has a non-circular shape. Still more preferably, in the optical lens array, a boundary between each of the convex optical lens portions and the lens substrate is a polygon.
【0015】上記の本発明のライトガイドは、好適に
は、上記光学レンズアレイは1枚のレンズ基板を有し、
上記各光学レンズ部は上記レンズ基板の両面に形成され
ている。さらに好適には、隣り合う上記光ファイバーへ
の光の結合を行う上記光学レンズ部は、上記レンズ基板
において異なる面に形成されている。In the above light guide of the present invention, preferably, the optical lens array has one lens substrate,
The optical lens portions are formed on both surfaces of the lens substrate. More preferably, the optical lens portions for coupling light to the adjacent optical fibers are formed on different surfaces of the lens substrate.
【0016】上記の本発明のライトガイドは、好適に
は、上記光学レンズアレイは複数内のレンズ基板を有
し、上記各光学レンズ部は上記複数枚のレンズ基板の複
数の面に形成されている。さらに好適には、隣り合う上
記光ファイバーへの光の結合を行う上記光学レンズ部
は、上記レンズ基板において異なる面に形成されてい
る。In the light guide according to the present invention, preferably, the optical lens array has a plurality of lens substrates, and the optical lens portions are formed on a plurality of surfaces of the plurality of lens substrates. I have. More preferably, the optical lens portions for coupling light to the adjacent optical fibers are formed on different surfaces of the lens substrate.
【0017】上記の本発明のライトガイドは、好適に
は、上記光学レンズアレイは、上記レンズ基板の平坦な
面上に上記各光学レンズ部が配列して形成されている。
さらに好適には、上記光学レンズアレイは、上記凸形状
の上記各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面
との境界部に溝が形成されている。In the light guide according to the present invention, preferably, the optical lens array is formed by arranging the optical lens portions on a flat surface of the lens substrate.
More preferably, in the optical lens array, a groove is formed at a boundary between each of the convex optical lens portions and the flat surface of the lens substrate.
【0018】上記の本発明のライトガイドは、好適に
は、上記光学レンズアレイは、光学材料よりなるレンズ
基板上に、所定の光学レンズ部のパターンを有する複数
個の光学レンズ部の形状に対応する複数個のマスク層を
形成し、上記各マスク層と上記レンズ基板をエッチング
により同時に除去することで、上記各マスク層の形状を
上記レンズ基板に転写し、複数個の光学レンズ部の形状
とした光学レンズアレイである。In the light guide according to the present invention, preferably, the optical lens array corresponds to a shape of a plurality of optical lens portions having a predetermined optical lens portion pattern on a lens substrate made of an optical material. Forming a plurality of mask layers, and simultaneously removing the respective mask layers and the lens substrate by etching, thereby transferring the shape of the respective mask layers to the lens substrate. An optical lens array is shown.
【0019】上記の本発明のライトガイドは、さらに好
適には、上記光学レンズアレイは、上記複数個のマスク
層を形成した後、上記各マスク層の形状を表面積が小さ
くなるように変形させて形成した光学レンズアレイであ
る。また、さらに好適には、上記光学レンズアレイは、
熱処理を行うことにより上記各マスク層の形状を表面積
が小さくなるように変形させて形成した光学レンズアレ
イである。また、さらに好適には、上記光学レンズアレ
イは、上記マスク層材料として感熱性材料を露光および
現像することで上記所定の光学レンズ部のパターンを有
する複数個の光学レンズ部の形状に対応するように形成
して得た光学レンズアレイである。また、さらに好適に
は、上記光学レンズアレイは、上記マスク層の材料のガ
ラス転移温度よりも高い温度の熱処理により上記各マス
ク層の形状を表面積が小さくなるように変形させて得た
光学レンズアレイである。また、さらに好適には、上記
光学レンズアレイは、上記マスク層の材料の炭化温度よ
りも低い温度の熱処理により上記各マスク層の形状を表
面積が小さくなるように変形させて得た光学レンズアレ
イである。また、さらに好適には、上記光学レンズアレ
イは、上記マスク層の材料の室温よりも高い温度の熱処
理により上記各マスク層の形状を表面積が小さくなるよ
うに変形させて得た光学レンズアレイである。また、さ
らに好適には、上記光学レンズアレイは、上記各マスク
層と上記レンズ基板をドライエッチングにより同時に除
去して得た光学レンズアレイである。In the light guide according to the present invention, more preferably, in the optical lens array, after forming the plurality of mask layers, the shape of each of the mask layers is deformed so as to reduce the surface area. It is an optical lens array formed. More preferably, the optical lens array is:
An optical lens array formed by deforming the shape of each of the mask layers so as to reduce the surface area by performing a heat treatment. More preferably, the optical lens array corresponds to the shape of a plurality of optical lens portions having the predetermined optical lens portion pattern by exposing and developing a heat-sensitive material as the mask layer material. This is an optical lens array obtained by forming an optical lens. More preferably, the optical lens array is an optical lens array obtained by deforming the shape of each of the mask layers so as to reduce the surface area by heat treatment at a temperature higher than the glass transition temperature of the material of the mask layer. It is. More preferably, the optical lens array is an optical lens array obtained by deforming the shape of each of the mask layers so as to reduce the surface area by heat treatment at a temperature lower than the carbonization temperature of the material of the mask layer. is there. More preferably, the optical lens array is an optical lens array obtained by deforming the shape of each of the mask layers so as to reduce the surface area by heat treatment of the material of the mask layer at a temperature higher than room temperature. . More preferably, the optical lens array is an optical lens array obtained by simultaneously removing the mask layers and the lens substrate by dry etching.
【0020】上記の本発明のライトガイドは、端面が光
入射部である複数本の配列された光ファイバーに対し
て、光源から出射された光が光ファイバーの光入射部に
結合するように、複数の光学レンズ部が光学材料よりな
るレンズ基板に光入射部に対応するように配列して形成
された無機材料などよりなる光学レンズアレイが配置さ
れている。従って、複数本の各光ファイバーについて、
入射光の電界強度分布を導波モードの電界強度分布に近
づけることができ、光ファイバーと光源との結合効率を
高めることが可能である。The light guide according to the present invention is arranged such that a plurality of optical fibers having an end face serving as a light incident portion are provided with a plurality of optical fibers such that light emitted from a light source is coupled to the light incident portion of the optical fiber. An optical lens array made of an inorganic material or the like, which is formed by arranging an optical lens portion corresponding to a light incident portion on a lens substrate made of an optical material, is arranged. Therefore, for each of a plurality of optical fibers,
The electric field intensity distribution of the incident light can be made closer to the electric field intensity distribution of the waveguide mode, and the coupling efficiency between the optical fiber and the light source can be increased.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るライトガイド
の実施の形態について、図面を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a light guide according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【0022】第1実施形態 図1は、本実施形態に係るライトガイドの概略構成を示
す模式図である。UVランプやハロゲンランプなどの光
源2、複数個(図面上4個)の光学レンズを構成する凸
部(11a,11b,11c,11d)が光学材料より
なるレンズ基板10の一方の面10aに配列して形成さ
れた光学レンズアレイ1、コア部40の外周部にクラッ
ド部41を有する構成である束ねられた複数本(図面上
4本)の光ファイバー(4a,4b,4c,4d)(バ
ンドルドファイバーともいう)および、ミラー3が、そ
れぞれ所定の位置に配置されている。 First Embodiment FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a light guide according to the present embodiment. A light source 2 such as a UV lamp or a halogen lamp, and convex portions (11a, 11b, 11c, 11d) constituting a plurality (four in the drawing) of optical lenses are arranged on one surface 10a of a lens substrate 10 made of an optical material. Optical fiber array (4a, 4b, 4c, 4d) (bundled in the drawing) having a configuration in which the optical lens array 1 formed by Fiber 3) and the mirror 3 are respectively arranged at predetermined positions.
【0023】光ファイバー(4a,4b,4c,4d)
の端面である光入射部は光源2に向けて配置されてお
り、光学レンズとして機能する光学レンズアレイ1の各
凸部(11a,11b,11c,11d)により、光源
2から出射された各光Lが各凸部に対応する光ファイバ
ー(4a,4b,4c,4d)の端面である光入射部に
結合される。Optical fiber (4a, 4b, 4c, 4d)
The light incident portion, which is the end face of the optical lens, is arranged toward the light source 2, and each light emitted from the light source 2 is formed by each convex portion (11 a, 11 b, 11 c, 11 d) of the optical lens array 1 functioning as an optical lens. L is coupled to a light incident part which is an end face of an optical fiber (4a, 4b, 4c, 4d) corresponding to each convex part.
【0024】さらに、ミラー3が光ファイバー(4a,
4b,4c,4d)からみて光源2の反対側に配置され
ているので、光源2から光ファイバー(4a,4b,4
c,4d)の反対側に出射された光を光ファイバー(4
a,4b,4c,4d)の入射部に取り込むことができ
る。Further, the mirror 3 is provided with an optical fiber (4a,
4b, 4c, 4d), the optical fibers (4a, 4b, 4)
c, 4d) to the optical fiber (4).
a, 4b, 4c, 4d).
【0025】上記のライトガイドにおいて、光源2から
出射された光Lの光ファイバー(4a,4b,4c,4
d)の端面における電界強度分布は、光学レンズアレイ
1の各凸部(11a,11b,11c,11d)により
集光されていることから、図12(c)に示すようなフ
ラット形状ではなく、光ファイバーの導波モードの電界
強度分布に近づけられている。従って、光源2から出射
された光Lを高効率で光ファイバー(4a,4b,4
c,4d)に導波させることができる。In the above light guide, the optical fibers (4a, 4b, 4c, 4) of the light L emitted from the light source 2
The electric field intensity distribution at the end face d) is not flat as shown in FIG. 12C because it is condensed by the convex portions (11a, 11b, 11c, 11d) of the optical lens array 1. It is close to the electric field intensity distribution of the waveguide mode of the optical fiber. Therefore, the light L emitted from the light source 2 can be efficiently transmitted to the optical fibers (4a, 4b, 4).
c, 4d).
【0026】図2(a)は、上記のライトガイドにおけ
る光学レンズアレイ1の平面図であり、図2(b)は図
2(a)中のA−A’における断面図であり、図2
(c)は図2(b)中のB部の拡大断面図である。溶融
石英や等方性の酸化シリコンなどの光学材料からなり、
平坦な表面を有するレンズ基板10の一方の面10a
に、複数個の光学レンズとして機能する凸部(11a,
11b,11c,11d)がレンズ基板10と一体にそ
れぞれ設けられ、光学レンズアレイ1を構成している。FIG. 2A is a plan view of the optical lens array 1 in the above light guide, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 2A.
FIG. 2C is an enlarged sectional view of a portion B in FIG. It is made of optical materials such as fused quartz and isotropic silicon oxide,
One surface 10a of the lens substrate 10 having a flat surface
In addition, convex portions (11a, 11a,
11b, 11c, and 11d) are provided integrally with the lens substrate 10, respectively, to constitute the optical lens array 1.
【0027】上記の光学レンズアレイ1において、各光
学レンズとして機能する凸部(11a,11b,11
c,11d)は、例えば曲率が150μm程度、高さが
例えば20〜25μm程度であり、各凸部(11a,1
1b,11c,11d)とレンズ基板10の境界は略円
形状であって、その直径は例えば200μm程度であ
り、各凸部(11a,11b,11c,11d)のピッ
チは例えば230μm程度である。In the above-described optical lens array 1, the convex portions (11a, 11b, 11) functioning as each optical lens are provided.
c, 11d) has a curvature of, for example, about 150 μm, a height of, for example, about 20 to 25 μm, and has a convex portion (11a, 1).
The boundary between 1b, 11c, 11d) and the lens substrate 10 is substantially circular and has a diameter of, for example, about 200 μm, and the pitch of each projection (11a, 11b, 11c, 11d) is, for example, about 230 μm.
【0028】上記の光学レンズアレイ1において、図2
(c)に示すように、レンズ基板10と光学レンズとな
る各凸部(11a,11b,11c,11d)の略円形
状の境界に沿って溝Tが形成されている。上記の光学レ
ンズアレイ1は、上記の溝Tが形成されているので、各
光学レンズとなる凸部の位置確認が非常に容易となって
いる。平坦な表面を有するレンズ基板10上に各光学レ
ンズとなる凸部(11a,11b,11c,11d)が
設けられていることも、ライトガイドなどの組み立て時
における位置合わせを容易にしている。In the above-described optical lens array 1, FIG.
As shown in (c), a groove T is formed along a substantially circular boundary between the lens substrate 10 and each of the projections (11a, 11b, 11c, 11d) serving as optical lenses. Since the above-mentioned groove T is formed in the above-mentioned optical lens array 1, it is very easy to confirm the position of the convex portion serving as each optical lens. Protrusions (11a, 11b, 11c, 11d) serving as optical lenses are also provided on the lens substrate 10 having a flat surface, which also facilitates alignment at the time of assembling a light guide or the like.
【0029】上記のライトガイドにおいて用いられる光
学レンズアレイの製造方法について説明する。まず、図
3(a)に示すように、溶融石英や等方性の酸化シリコ
ンなどの光学材料からなるレンズ基板10の平坦な表面
上に、例えばスピン塗布などにより、感光性材料である
フォトレジスト膜からなるマスク層MSを、例えば20
μmなどの所定の膜厚で成膜する。A method for manufacturing an optical lens array used in the above light guide will be described. First, as shown in FIG. 3A, a photoresist, which is a photosensitive material, is formed on a flat surface of a lens substrate 10 made of an optical material such as fused quartz or isotropic silicon oxide by, for example, spin coating. The mask layer MS made of a film is, for example, 20
The film is formed with a predetermined thickness such as μm.
【0030】次に、図3(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィー工程により、露光および現像を行って、1
か所のレンズ形成領域あたり、例えば直径が200μm
程度の円形状の範囲のレジスト膜を230μm程度のピ
ッチで残すようにパターン化して、図面上4つのマスク
層(MSa,MSb,MSc,MSd)とする。Next, as shown in FIG. 3B, exposure and development are performed by photolithography to
For example, a diameter of 200 μm per lens formation area
A resist film having a circular shape in the range of about 230 μm is patterned so as to be left at a pitch of about 230 μm to form four mask layers (MSa, MSb, MSc, MSd) in the drawing.
【0031】次に、図4(c)に示すように、例えば1
20℃で30分の熱処理を施し、マスク層の形状を表面
積が小さくなるように変形させ、表面が曲面となってい
るマスク層(MSa’,MSb’,MSc’,MS
d’)とする。Next, as shown in FIG.
A heat treatment is performed at 20 ° C. for 30 minutes to change the shape of the mask layer so that the surface area is reduced, and the mask layer (MSa ′, MSb ′, MSc ′, MS) having a curved surface is formed.
d ').
【0032】次に、図4(d)に示すように、例えばレ
ンズ基板10とマスク層(MSa’,MSb’,MS
c’,MSd’)に対する選択比が略同等となる条件
の、例えば、NLD(Magnetic Neutral Loop Discharge
Plasma)装置(参考文献:H.Tsuboi, M.Itoh, M.Tanab
e, T.Hayashi and T.Uchida: Jpn. J. Appl. Phys.34(1
995),2476)という高密度プラズマ源を用いたプラズマ
エッチング処理を用いたリアクティブエッチング(RI
E)などのドライエッチング処理などにより、マスク層
(MSa’,MSb’,MSc’,MSd’)とレンズ
基板10を同時にエッチング除去して、マスク層(MS
a’,MSb’,MSc’,MSd’)の形状をレンズ
基板10に転写し、4個の光学レンズとなる凸部(11
a,11b,11c,11d)とする。Next, as shown in FIG. 4D, for example, the lens substrate 10 and the mask layers (MSa ', MSb', MS
For example, NLD (Magnetic Neutral Loop Discharge) under the condition that the selectivity to c ′, MSd ′) is substantially equal.
Plasma) device (References: H.Tsuboi, M.Itoh, M.Tanab
e, T. Hayashi and T. Uchida: Jpn. J. Appl. Phys. 34 (1
995), 2476) Reactive etching (RI) using plasma etching using a high-density plasma source
E) and the like, the mask layer (MSa ′, MSb ′, MSc ′, MSd ′) and the lens substrate 10 are simultaneously etched and removed by a dry etching process or the like to form a mask layer (MS
a ′, MSb ′, MSc ′, MSd ′) are transferred to the lens substrate 10 and the projections (11) to be four optical lenses are formed.
a, 11b, 11c, 11d).
【0033】上記のようにして形成された4個の光学レ
ンズとなる凸部(11a,11b,11c,11d)
は、曲率が150μm程度、高さが例えば20〜25μ
m程度であり、各凸部(11a,11b,11c,11
d)とレンズ基板10の境界は略円形状であって、その
直径は例えば200μm程度とすることができる。ま
た、各凸部(11a,11b,11c,11d)のピッ
チを例えば230μm程度とすることができる。Convex portions (11a, 11b, 11c, 11d) serving as four optical lenses formed as described above.
Has a curvature of about 150 μm and a height of, for example, 20 to 25 μm.
m, and each convex portion (11a, 11b, 11c, 11
The boundary between d) and the lens substrate 10 is substantially circular, and the diameter thereof can be, for example, about 200 μm. Further, the pitch between the convex portions (11a, 11b, 11c, 11d) can be set to, for example, about 230 μm.
【0034】また、上記の光学レンズアレイの製造方法
によれば、金型が不要であり、光学レンズを一度に大量
に作製することができる。上述した図4(d)の加工工
程においては、高密度プラズマ源を用いたプラズマエッ
チング装置としてNLD装置を用いた例を示したが、本
発明においては、NLD装置のほかICP(Inductively
Coupled Plasma)装置(参考文献:J.Hopwood, Plasma
Source Sci. & Technol.1(1992)109. およびT.Fukasaw
a, A.Nakamura, H.Shindo and Y.Horiike: Jpn. J. App
l. Phys.33(1994)2139 )を用いた高密度プラズマ源を
用いたプラズマエッチング装置などを用いることも可能
である。According to the above-described method for manufacturing an optical lens array, a mold is not required, and a large number of optical lenses can be manufactured at one time. In the above-described processing step of FIG. 4D, an example is shown in which an NLD apparatus is used as a plasma etching apparatus using a high-density plasma source, but in the present invention, in addition to the NLD apparatus, an ICP (Inductively
Coupled Plasma) device (Reference: J. Hopwood, Plasma
Source Sci. & Technol. 1 (1992) 109. and T. Fukasaw
a, A. Nakamura, H. Shindo and Y. Horiike: Jpn. J. App
l. Phys. 33 (1994) 2139), a plasma etching apparatus using a high-density plasma source or the like can be used.
【0035】上記の熱処理温度とマスク層材料(レジス
ト膜)のガラス転移点との関係について、以下に説明す
る。上記の工程において、フォトレジスト膜などからな
るマスク層の表面を、熱処理により光学的になめらかな
面となる程度に丸くさせるには、熱処理温度をマスク層
材料のガラス転移点よりも高くすることが好ましい。例
えば、熱処理温度をガラス転移温度よりも40℃以上高
く設定することで、1時間以内にマスク材料を丸く変形
させることができるので、高効率の製造を行うことがで
きる。The relationship between the above heat treatment temperature and the glass transition point of the mask layer material (resist film) will be described below. In the above process, the heat treatment temperature must be higher than the glass transition point of the mask layer material in order to make the surface of the mask layer formed of a photoresist film or the like round to an optically smooth surface by the heat treatment. preferable. For example, by setting the heat treatment temperature to be higher than the glass transition temperature by 40 ° C. or more, the mask material can be deformed into a round shape within one hour, so that highly efficient production can be performed.
【0036】さらには、ドライエッチングなどの製法に
よりマスクの形状を光学レンズに形成しようとする場合
には、上述したように熱処理後のマスク層材料が変質し
ていないことが必要であることから、熱処理温度をマス
ク層材料の炭化温度よりも低くするなど、熱処理温度が
マスク層材料が変質しない温度であるという条件が必要
となる。変質が生じると、マスク材料のエッチングレー
トが不均一になってしまうので、マスク材料の形状に対
応する形状を基板に転写させるときに、形状が乱れてし
まうことになる。例えば、200℃以上の熱処理を行う
とマスク材料が変質してしまう(いわゆる焼けつき)を
起こしてしまうが、例えば110〜150℃の範囲の熱
処理を行うことにより上記の変質を回避することができ
る。Further, when the shape of the mask is to be formed on the optical lens by a manufacturing method such as dry etching, it is necessary that the material of the mask layer after the heat treatment does not deteriorate as described above. It is necessary to set a condition that the heat treatment temperature is a temperature at which the mask layer material does not deteriorate, such as making the heat treatment temperature lower than the carbonization temperature of the mask layer material. When the deterioration occurs, the etching rate of the mask material becomes non-uniform, so that when the shape corresponding to the shape of the mask material is transferred to the substrate, the shape is disturbed. For example, when a heat treatment at 200 ° C. or more is performed, the mask material is deteriorated (so-called burn-in). For example, by performing a heat treatment in a range of 110 to 150 ° C., the above-described deterioration can be avoided. .
【0037】また、マスク層が形成された状態で基板を
保持している間にマスク層が変形してしまうと、プロセ
スの再現性が容易でなくなるので、マスク層材料のガラ
ス転移点は、保存温度(室温)よりも高いことが好まし
い。さらに、ドライエッチング工程中にマスク層が変形
してしまうとプロセスの再現性が容易でなくなるので、
マスク層材料のガラス転移点は、加工プロセス温度(室
温付近)よりも高いことが好ましい。Further, if the mask layer is deformed while holding the substrate with the mask layer formed, the reproducibility of the process becomes difficult, so that the glass transition point of the mask layer material is stored. Preferably, it is higher than the temperature (room temperature). Furthermore, if the mask layer is deformed during the dry etching step, the reproducibility of the process becomes difficult, so that
The glass transition point of the mask layer material is preferably higher than the processing temperature (around room temperature).
【0038】ここで、上記の熱処理において、図3
(b)および図4(c)に示すように、熱処理前後での
レンズ基板10とマスク層(MSa〜MSd,MSa’
〜MSd’)の境界Mの位置は変動しておらず、従っ
て、境界Mの位置は感光性材料であるマスク層を露光す
る際に用いるフォトマスクにより規定される。露光用フ
ォトマスクは光学レンズのサイズに対して非常に高精細
に制御されて形成されており、従って光学レンズの位置
をきわめて高精度な位置に形成することができる。Here, in the above heat treatment, FIG.
As shown in FIG. 4B and FIG. 4C, the lens substrate 10 and the mask layers (MSa to MSd, MSa ′) before and after the heat treatment are performed.
MSMSd ′), the position of the boundary M does not fluctuate, and thus the position of the boundary M is defined by the photomask used when exposing the mask layer, which is a photosensitive material. The exposure photomask is formed with a very high precision control with respect to the size of the optical lens, so that the position of the optical lens can be formed at an extremely high precision position.
【0039】また、上記のようにして形成される本実施
形態に用いられる光学レンズアレイの光学レンズとなる
凸部の高さは、マスク層材料(レジスト膜)の膜厚によ
り規定することができ、光学レンズの曲率はマスク層材
料(レジスト膜)の径や膜厚などから規定することがで
きる。従って、従来の配列が可能な光学レンズに比較し
て、集光性能が高く、NAの高いレンズとすることがで
きる。The height of the convex portion serving as an optical lens of the optical lens array used in the present embodiment formed as described above can be defined by the thickness of the mask layer material (resist film). The curvature of the optical lens can be defined by the diameter and thickness of the mask layer material (resist film). Therefore, compared to an optical lens that can be arranged in the related art, a lens having higher light-collecting performance and a higher NA can be obtained.
【0040】また、光学レンズアレイとしては、個々の
光学レンズとなる凸部の間隔(ピッチ)が設計上重要と
なるが、本実施形態においては、図3(b)に示すマス
ク層(MSa〜MSd)のパターン形成におけるマスク
層の間隔(ピッチ)が、そのまま、図4(c)における
熱処理後の表面が曲面となったマスク層(MSa’〜M
Sd’)の間隔(ピッチ)として、さらに図4(d)に
おけるエッチング処理後に得られる光学レンズとなる凸
部(11a,11b,11c,11d)の間隔(ピッ
チ)として保存される。即ち、個々の光学レンズの間隔
(ピッチ)を露光用フォトマスクにより規定することが
でき、光学レンズ同士の相互の位置を高精度に制御して
形成することができる。Further, in the optical lens array, the interval (pitch) between the convex portions serving as the individual optical lenses is important in design. In the present embodiment, the mask layers (MSa to MSa) shown in FIG. The spacing (pitch) between the mask layers in the pattern formation of MSd) is the mask layer (MSa ′ to M) having the curved surface after the heat treatment in FIG.
The interval (pitch) of Sd ′) is further stored as the interval (pitch) of the convex portions (11a, 11b, 11c, 11d) that become the optical lens obtained after the etching process in FIG. That is, the interval (pitch) between the individual optical lenses can be defined by the exposure photomask, and the mutual positions of the optical lenses can be controlled with high precision.
【0041】上記のドライエッチング処理において、レ
ンズ基板10と光学レンズとなる凸部(11a,11
b,11c,11d)の境界に沿って溝Tが形成される
ことになる。以下に、溝Tが形成される原理を簡単に説
明する。熱処理工程において基板とマスク層との境界が
移動せず、マスク層材料はその表面積が少なくなるよう
に変形することから、図4(c)に示すように、その断
面が略半円形状となる。即ち、マスク層(MSa’,M
Sb’,MSc’,MSd’)とレンズ基板10の接触
位置においては、加工される材質が異なることに加え
て、マスク層(MSa’,MSb’,MSc’,MS
d’)表面の傾斜角度が最大となる。このため、ドライ
エッチング工程において、加工に寄与するプラズマ密度
の不連続が生じ、境界M近傍におけるレンズ基板10に
対して上記の溝Tが形成されることになる。上記の本実
施形態により作製した光学レンズは、上記の溝Tが形成
されているので、光学レンズの位置確認が非常に容易と
なっている。In the above dry etching process, the lens substrate 10 and the convex portions (11a, 11
A groove T is formed along the boundary of (b, 11c, 11d). Hereinafter, the principle of forming the groove T will be briefly described. In the heat treatment step, the boundary between the substrate and the mask layer does not move, and the material of the mask layer is deformed so as to reduce its surface area. Therefore, as shown in FIG. . That is, the mask layer (MSa ′, M
Sb ', MSc', MSd ') and the lens substrate 10 at the contact position, the material to be processed is different, and in addition, the mask layer (MSa', MSb ', MSc', MS
d ') The inclination angle of the surface is maximized. For this reason, in the dry etching process, discontinuity of the plasma density contributing to the processing occurs, and the above-described groove T is formed in the lens substrate 10 near the boundary M. In the optical lens manufactured according to the above-described embodiment, since the above-mentioned groove T is formed, it is very easy to confirm the position of the optical lens.
【0042】また、上述の方法により作製された光学レ
ンズアレイは、レジスト膜であるマスク層のフォトマス
クを用いた露光現像工程がレンズ基板上における光学レ
ンズの形状や位置を決定する工程となり、光学レンズの
形状や配列を高精度に制御して作製することが可能であ
る。さらには、マスク層の形状に応じて光学材料の加工
を行い、光学材料に凸部を有する形成していることか
ら、従来の配列が可能な光学レンズに比較して、NAの
高い、すなわち、集光性能の高いレンズを作製すること
ができ、また、ボールレンズを配置する方法に比較し
て、部品点数を減らし、かつ、小さいピッチにて配列を
行うことができる。In the optical lens array manufactured by the above-described method, the exposure and development step using a photomask of a mask layer as a resist film is a step of determining the shape and position of the optical lens on the lens substrate. The lens can be manufactured by controlling the shape and arrangement of the lens with high precision. Furthermore, since the optical material is processed in accordance with the shape of the mask layer and the optical material has a convex portion, the NA is higher than that of an optical lens that can be conventionally arranged, that is, A lens having high light-collecting performance can be manufactured, and the number of components can be reduced and arrangement can be performed at a small pitch as compared with a method of arranging ball lenses.
【0043】本実施形態に係るライトガイドは、上述し
た方法により作製された光学レンズを用いていることか
ら、レンズ基板上に配列された微小な光学レンズを用い
ているにも関わらず、光学レンズ形成材質において吸収
されることなく、高い集光特性にて光源から出射される
光を光ファイバーと結合させることができる。Since the light guide according to the present embodiment uses the optical lens manufactured by the above-described method, the light guide is used in spite of using the minute optical lens arrayed on the lens substrate. The light emitted from the light source can be coupled to the optical fiber with high light-collecting characteristics without being absorbed by the forming material.
【0044】またボールレンズを基板上に形成された孔
に配列し、光ファイバーを基板上に形成された溝に配列
する場合には、接着剤の塗布などを行うための作業空
間、およびボールレンズなどをクランプするための作業
空間が必要であったが、本実施形態のライトガイドにお
いては、レンズ基板状に配列された光学レンズは、フォ
トマスクを用いた露光現像工程を用いて配列されている
ので、従来必要であった作業空間をもうける必要がな
く、より狭いピッチでの配列が可能となる。さらには、
光学的に高いNAの光学レンズであるので、狭いピッチ
にて配列を行っても、近接する光ファイバーの信号のク
ロストークを増加させることはない。When the ball lenses are arranged in the holes formed on the substrate and the optical fibers are arranged in the grooves formed on the substrate, a work space for applying an adhesive or the like, a ball lens, etc. However, in the light guide according to the present embodiment, the optical lenses arranged in a lens substrate shape are arranged using an exposure and development process using a photomask. In addition, it is not necessary to provide a work space which has been conventionally required, and arrangement at a narrower pitch is possible. Moreover,
Since it is an optical lens having an optically high NA, even if the arrangement is performed at a narrow pitch, the crosstalk of signals of adjacent optical fibers does not increase.
【0045】図5は、本実施形態のライトガイドにおけ
る光学レンズおよび光ファイバーの配列の構成例を示す
模式図である。図5に示す光学レンズおよび光ファイバ
ーの配列の構成例においては、コア部40の外周部にク
ラッド部41を有する構成である光ファイバー4は最密
充填の配列とされ、規則的に配置されている。光学レン
ズとなる凸部11の形状は、図5に示すように、最密充
填の配列に対応し、光学レンズが形成される基板におい
てより広い面積を凸レンズとなり、光の集光特性が高め
られるように、円形ではなく、6角形のレンズ形状とさ
れている。FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of an arrangement of optical lenses and optical fibers in the light guide of the present embodiment. In the configuration example of the arrangement of the optical lenses and the optical fibers shown in FIG. 5, the optical fibers 4 having a configuration in which the outer periphery of the core portion 40 has the clad portion 41 are arranged in a close-packed manner and are arranged regularly. As shown in FIG. 5, the shape of the convex portion 11 serving as an optical lens corresponds to the close-packed arrangement, and a larger area of the substrate on which the optical lens is formed becomes a convex lens, so that the light condensing characteristics are enhanced. Thus, it is not a circle but a hexagonal lens shape.
【0046】本発明のライトガイドを構成る光学レンズ
アレイは、上述のようにレジスト膜であるマスク層のフ
ォトマスクを用いた露光現像工程がレンズ基板上におけ
る光学レンズの形状や位置を決定する工程となってお
り、光学レンズの形状を図5に示すように6角形とする
ことは容易に可能である。光学レンズアレイの製造工程
におけるレジスト膜のパターニングを行うことのできる
間隔が保たれれば、複数の光ファイバーに対応する個々
の光学レンズを安定に凸形状とすることができるので、
光学レンズの形状は図5に示すように円形でなくすこと
により凸部分となる面積を広くすることができることと
なる。In the optical lens array constituting the light guide of the present invention, as described above, the exposure and development step using the photomask of the mask layer as the resist film determines the shape and position of the optical lens on the lens substrate. Thus, the shape of the optical lens can be easily made hexagonal as shown in FIG. If an interval capable of performing patterning of the resist film in the manufacturing process of the optical lens array is maintained, the individual optical lenses corresponding to the plurality of optical fibers can be stably formed into a convex shape.
By making the shape of the optical lens non-circular as shown in FIG. 5, the area of the convex portion can be increased.
【0047】このように光学レンズとなる凸部となる面
積を広くすることにより、円形の形状の光学レンズを配
置する場合に比較して、光の結合効率を高くすることが
できる。なお、この図5に示した場合においては、光学
レンズとなる凸部11の形状が6角形である場合を示し
たが、これに限らず、例えば光ファイバーの配列が図8
に示すように2次元配列である場合には4角形の形状が
望ましい。As described above, by increasing the area of the convex portion serving as the optical lens, the light coupling efficiency can be increased as compared with the case where a circular optical lens is arranged. In addition, in the case shown in FIG. 5, the case where the shape of the convex portion 11 serving as an optical lens is hexagonal is shown, but the present invention is not limited to this.
In the case of a two-dimensional array as shown in FIG.
【0048】第2実施形態 図6は、本実施形態に係るライトガイドの概略構成を示
す模式図である。実質的に第1実施形態に係るライトガ
イドと同様であるが、光学レンズアレイの形状が異なっ
ている。UVランプやハロゲンランプなどの光源2、光
学材料よりなるレンズ基板10の一方の面10aに形成
された凸部(11a,11b,11c,11d)と他方
の面10bに形成された凸部(12a,12b,12
c,12d)から構成される複数個(図面上4個)の光
学レンズが、配列して形成された光学レンズアレイ1、
コア部40の外周部にクラッド部41を有する構成であ
る束ねられた複数本(図面上4本)の光ファイバー(4
a,4b,4c,4d)および、ミラー3が、それぞれ
所定の位置に配置されている。 Second Embodiment FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a light guide according to this embodiment. It is substantially the same as the light guide according to the first embodiment, but differs in the shape of the optical lens array. A light source 2 such as a UV lamp or a halogen lamp, a convex portion (11a, 11b, 11c, 11d) formed on one surface 10a of a lens substrate 10 made of an optical material and a convex portion (12a) formed on the other surface 10b. , 12b, 12
c, 12d), an optical lens array 1 formed by arranging a plurality (four in the drawing) of optical lenses,
A plurality (four in the drawing) of bundled optical fibers (4 in the drawing) having a clad portion 41 on the outer periphery of the core portion 40.
a, 4b, 4c, 4d) and the mirror 3 are respectively arranged at predetermined positions.
【0049】光ファイバー(4a,4b,4c,4d)
の端面である光入射部は光源2に向けて配置されてお
り、レンズ基板10の一方の面10aに形成された凸部
(11a,11b,11c,11d)と他方の面10b
に形成された凸部(12a,12b,12c,12d)
から構成される光学レンズアレイ1の各光学レンズによ
り、光源2から出射された各光Lが各凸部に対応する光
ファイバー(4a,4b,4c,4d)の端面である光
入射部に結合される。Optical fiber (4a, 4b, 4c, 4d)
The light incident portion, which is the end surface of the lens substrate 10, is arranged toward the light source 2, and the convex portion (11a, 11b, 11c, 11d) formed on one surface 10a of the lens substrate 10 and the other surface 10b
(12a, 12b, 12c, 12d)
Each light L emitted from the light source 2 is coupled to a light incident part which is an end face of the optical fiber (4a, 4b, 4c, 4d) corresponding to each convex part by each optical lens of the optical lens array 1 composed of You.
【0050】さらに、ミラー3が光ファイバー(4a,
4b,4c,4d)からみて光源2の反対側に配置され
ているので、光源2から光ファイバー(4a,4b,4
c,4d)の反対側に出射された光を光ファイバー(4
a,4b,4c,4d)の入射部に取り込むことができ
る。Further, the mirror 3 is connected to the optical fiber (4a,
4b, 4c, 4d), the optical fibers (4a, 4b, 4)
c, 4d) to the optical fiber (4).
a, 4b, 4c, 4d).
【0051】上記のライトガイドにおいて、光源2から
出射された光Lの光ファイバー(4a,4b,4c,4
d)の端面における電界強度分布は、光学レンズアレイ
1の一方の面10aに形成された各凸部(11a,11
b,11c,11d)および他方の面10bに形成され
た凸部(12a,12b,12c,12d)から構成さ
れる光学レンズアレイ1の各光学レンズにより集光され
ていることから、図12(c)に示すようなフラット形
状ではなく、光ファイバーの導波モードの電界強度分布
に近づけられている。従って、光源2から出射された光
Lを高効率で光ファイバー(4a,4b,4c,4d)
に導波させることができる。In the above light guide, the optical fiber (4a, 4b, 4c, 4) of the light L emitted from the light source 2 is used.
The electric field intensity distribution on the end face of d) is such that each convex portion (11a, 11a) formed on one surface 10a of the optical lens array 1 is formed.
12 (b, 11c, 11d) and the convex portions (12a, 12b, 12c, 12d) formed on the other surface 10b, the light is condensed by the respective optical lenses of the optical lens array 1, and FIG. Instead of the flat shape shown in c), the electric field intensity distribution of the waveguide mode of the optical fiber is approximated. Therefore, the light L emitted from the light source 2 can be efficiently transmitted to the optical fibers (4a, 4b, 4c, 4d).
Can be guided.
【0052】上記の光学レンズアレイ1は、図2に示す
光学レンズアレイにおいて、レンズ基板10の一方の面
10aに形成された凸部(11a,11b,11c,1
1d)の他に、これに位置合わせをして他方の面10b
にさらなる凸部(12a,12b,12c,12d)が
形成されている形状である。第1実施形態に係るライト
ガイドに用いている光学レンズアレイの光学レンズと同
様に高精度に形成されており、かつ、第1実施形態に係
るライトガイドに用いている光学レンズアレイの光学レ
ンズよりもさらに集光特性が高められて、高NAとなっ
ている。The optical lens array 1 is different from the optical lens array shown in FIG. 2 in that the convex portions (11a, 11b, 11c, 1c) formed on one surface 10a of the lens substrate 10 are provided.
1d) In addition to this, the other surface 10b
This is a shape in which further convex portions (12a, 12b, 12c, 12d) are formed. Like the optical lens of the optical lens array used in the light guide according to the first embodiment, the optical lens is formed with high precision, and the optical lens of the optical lens array used in the light guide according to the first embodiment is more accurate. Has a higher NA because the light-collecting characteristics are further enhanced.
【0053】上記の光学レンズアレイを用いると、光学
レンズの焦点距離を第1実施形態に係る光学レンズアレ
イより近い距離とすることができる。即ち、光学レンズ
が形成されたレンズ基板と光ファイバーの端面との距離
を短くすることができる。これにより、ライトガイドの
厚さ方向を薄くすることができるという利点を有する。When the above-described optical lens array is used, the focal length of the optical lens can be made shorter than that of the optical lens array according to the first embodiment. That is, the distance between the lens substrate on which the optical lens is formed and the end face of the optical fiber can be reduced. This has the advantage that the thickness direction of the light guide can be reduced.
【0054】本実施形態に係る光学レンズアレイは、上
述した第1実施形態に係る光学レンズアレイの形成方法
におけるレンズ基板の片面に光学レンズを構成する凸部
を形成する工程をレンズ基板に両面に対して2回繰り返
すことにより形成することができる。In the optical lens array according to the present embodiment, the step of forming the convex portion constituting the optical lens on one side of the lens substrate in the method of forming the optical lens array according to the first embodiment is performed on both sides of the lens substrate. On the other hand, it can be formed by repeating twice.
【0055】本実施形態のライトガイドにおける光学レ
ンズおよび光ファイバーの配列は、第1実施形態と同様
に、光ファイバーの配列を最密充填の配列とし、光学レ
ンズとなる凸部の形状を円形ではなく6角形あるいは4
角形の形状とすることができる。As in the first embodiment, the arrangement of the optical lenses and the optical fibers in the light guide of the present embodiment is such that the arrangement of the optical fibers is the closest-packed arrangement, and the shape of the convex portion serving as the optical lens is not circular but 6 °. Square or 4
It can be a square shape.
【0056】第3実施形態 図7は、本実施形態に係るライトガイドの概略構成を示
す模式図である。実質的に第1実施形態に係るライトガ
イドと同様であるが、光学レンズアレイの形状が異なっ
ている。UVランプやハロゲンランプなどの光源2、光
学材料よりなるレンズ基板10の一方の面10aに形成
された凸部(11a,11c)と他方の面10bに形成
された凸部(12b,12d)から構成される複数個
(図面上4個)の光学レンズが、配列して形成された光
学レンズアレイ1、コア部40の外周部にクラッド部4
1を有する構成である束ねられた複数本(図面上4本)
の光ファイバー(4a,4b,4c,4d)および、ミ
ラー3が、それぞれ所定の位置に配置されている。 Third Embodiment FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a light guide according to the third embodiment . It is substantially the same as the light guide according to the first embodiment, but differs in the shape of the optical lens array. A light source 2 such as a UV lamp or a halogen lamp, a convex portion (11a, 11c) formed on one surface 10a of a lens substrate 10 made of an optical material and a convex portion (12b, 12d) formed on the other surface 10b. An optical lens array 1 is formed by arranging a plurality of (four in the drawing) optical lenses, and a clad part 4 is formed on the outer periphery of the core part 40.
A plurality of bundles having a configuration of 1 (four in the drawing)
The optical fibers (4a, 4b, 4c, 4d) and the mirror 3 are respectively arranged at predetermined positions.
【0057】光ファイバー(4a,4b,4c,4d)
の端面である光入射部は光源2に向けて配置されてお
り、レンズ基板10の一方の面10aに形成された凸部
(11a,11c)と他方の面10bに形成された凸部
(12b,12d)から構成される光学レンズアレイ1
の各光学レンズにより、光源2から出射された各光Lが
各凸部に対応する光ファイバー(4a,4b,4c,4
d)の端面である光入射部に結合される。Optical fiber (4a, 4b, 4c, 4d)
The light incident portion, which is the end surface of the lens substrate 10, is arranged toward the light source 2, and the convex portion (11a, 11c) formed on one surface 10a of the lens substrate 10 and the convex portion (12b) formed on the other surface 10b. , 12d)
Each light L emitted from the light source 2 is converted into an optical fiber (4a, 4b, 4c, 4c) corresponding to each convex portion by each optical lens.
It is coupled to the light incident part which is the end face of d).
【0058】さらに、ミラー3が光ファイバー(4a,
4b,4c,4d)からみて光源2の反対側に配置され
ているので、光源2から光ファイバー(4a,4b,4
c,4d)の反対側に出射された光を光ファイバー(4
a,4b,4c,4d)の入射部に取り込むことができ
る。Further, the mirror 3 is connected to the optical fiber (4a,
4b, 4c, 4d), the optical fibers (4a, 4b, 4)
c, 4d) to the optical fiber (4).
a, 4b, 4c, 4d).
【0059】上記のライトガイドにおいて、光源2から
出射された光Lの光ファイバー(4a,4b,4c,4
d)の端面における電界強度分布は、光学レンズアレイ
1の一方の面10aに形成された各凸部(11a,11
c)および他方の面10bに形成された凸部(12b,
12d)から構成される光学レンズアレイ1の各光学レ
ンズにより集光されていることから、図12(c)に示
すようなフラット形状ではなく、光ファイバーの導波モ
ードの電界強度分布に近づけられている。従って、光源
2から出射された光Lを高効率で光ファイバー(4a,
4b,4c,4d)に導波させることができる。In the above light guide, the optical fibers (4a, 4b, 4c, 4c) of the light L emitted from the light source 2
The electric field intensity distribution on the end face of d) is such that each convex portion (11a, 11a) formed on one surface 10a of the optical lens array 1 is formed.
c) and the projections (12b,
Since the light is condensed by each optical lens of the optical lens array 1 composed of 12d), the electric field intensity distribution is not close to the flat shape as shown in FIG. I have. Therefore, the light L emitted from the light source 2 can be transmitted to the optical fiber (4a, 4a) with high efficiency.
4b, 4c, and 4d).
【0060】上記の光学レンズアレイ1は、第2実施形
態に係る光学レンズアレイと同様に、レンズ基板10の
一方の面10aに所定の配列で凸部(11a,11c)
を形成し、この後他方の面10bに凸部(11a,11
c)と重ならない所定の配列で凸部(12b,12d)
を形成して得ることができる。The optical lens array 1 has convex portions (11a, 11c) in a predetermined arrangement on one surface 10a of the lens substrate 10, similarly to the optical lens array according to the second embodiment.
Is formed on the other surface 10b, and then the projections (11a, 11a) are formed on the other surface 10b.
c) convex portions (12b, 12d) in a predetermined arrangement not overlapping with
Can be obtained.
【0061】図8は、本実施形態のライトガイドにおけ
る光学レンズおよび光ファイバーの配列の構成例を示す
模式図である。図8に示す光学レンズおよび光ファイバ
ーの配列の構成例においては、コア部40の外周部にク
ラッド部41を有する構成である光ファイバー4は2次
元に配列とされ、規則的に配置されている。一方、光学
レンズとしては、一方の面10a上の凸部11と他方の
面10b上に凸部12が交互に配置されており、隣り合
う光ファイバーに対応する光学レンズは、レンズ基板の
異なる面に設けられている構成となる。光学レンズとな
る各凸部(11,12)の径は、光ファイバー4の径よ
りも大きく設定されており、これは、一方の面10a上
の凸部11と他方の面10b上に凸部12が交互に配置
したことにより可能となったものである。FIG. 8 is a schematic view showing a configuration example of an arrangement of optical lenses and optical fibers in the light guide of the present embodiment. In the configuration example of the arrangement of the optical lenses and the optical fibers illustrated in FIG. 8, the optical fibers 4 having the configuration in which the outer periphery of the core portion 40 has the cladding portion 41 are two-dimensionally arranged and regularly arranged. On the other hand, as the optical lens, the convex portions 11 on one surface 10a and the convex portions 12 on the other surface 10b are alternately arranged, and the optical lenses corresponding to the adjacent optical fibers are arranged on different surfaces of the lens substrate. The configuration is provided. The diameter of each convex portion (11, 12) serving as an optical lens is set to be larger than the diameter of the optical fiber 4. This is because the convex portion 11 on one surface 10a and the convex portion 12 on the other surface 10b. Are made possible by the alternate arrangement.
【0062】凸部分の外周の平面部分に照射した光は光
ファイバーのコア部分に集光することができないので、
光ファイバーに導波させることができなかったが、本実
施形態のライトガイドにおいては、図8からも理解でき
るように、図7中の光学レンズ基板10の一方の面10
aにおいて凸部が形成されていない部分に入射した光
も、レンズ基板10の他方の面10bにおいて形成され
ている凸部により、光ファイバーのコア部分に集光する
ことができる。従って、光源からの光Lをより高効率に
光ファイバーと結合させることができる。Since the light applied to the plane portion on the outer periphery of the convex portion cannot be focused on the core portion of the optical fiber,
Although it could not be guided through the optical fiber, in the light guide of the present embodiment, as can be understood from FIG. 8, one surface 10 of the optical lens substrate 10 in FIG.
Light incident on a portion where the convex portion is not formed in a can also be focused on the core portion of the optical fiber by the convex portion formed on the other surface 10b of the lens substrate 10. Therefore, the light L from the light source can be more efficiently coupled to the optical fiber.
【0063】また、図7においては、1枚のレンズ基板
10の両面(10a,10b)に光学レンズとなる凸部
(11a,12b,11c,12d)を形成している
が、凸部が2面に形成されていれば、上記の理由による
高効率の結合効率をもたらす光学レンズの形状(光ファ
イバーの径よりも大きい径の光学レンズ)を干渉するこ
となく作製することができるので、レンズ基板の一方の
面に光学レンズとなる凸部を形成した光学レンズアレイ
を2枚用いることによっても同様の効果を得ることがで
きる。In FIG. 7, convex portions (11a, 12b, 11c, 12d) serving as optical lenses are formed on both surfaces (10a, 10b) of one lens substrate 10, but two convex portions are provided. If it is formed on the surface, it can be manufactured without interfering with the shape of the optical lens (optical lens having a diameter larger than the diameter of the optical fiber) that provides high efficiency coupling efficiency for the above-described reason. The same effect can be obtained by using two optical lens arrays each having a convex portion serving as an optical lens formed on one surface.
【0064】第4実施形態 図9は、本実施形態に係るライトガイドの概略構成を示
す模式図である。実質的に第1実施形態に係るライトガ
イドと同様であるが、光学レンズアレイの形状が異なっ
ている。UVランプやハロゲンランプなどの光源2、一
方の面10aに凸部11aが形成され、他方の面10b
に凸部11bが形成された第1レンズ基板10と、一方
の面13aに凸部14cが形成され、他方の面13bに
凸部15dが形成された第2レンズ基板13とから構成
される複数個(図面上4個)の光学レンズを有する光学
レンズアレイ1、コア部40の外周部にクラッド部41
を有する構成である束ねられた複数本(図面上4本)の
光ファイバー(4a,4b,4c,4d)および、ミラ
ー3が、それぞれ所定の位置に配置されている。 Fourth Embodiment FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a light guide according to the fourth embodiment . It is substantially the same as the light guide according to the first embodiment, but differs in the shape of the optical lens array. A light source 2 such as a UV lamp or a halogen lamp has a projection 11a formed on one surface 10a and a
And a second lens substrate 13 having a convex portion 14c formed on one surface 13a and a convex portion 15d formed on the other surface 13b. An optical lens array 1 having four (four in the drawing) optical lenses, a cladding part 41
A plurality of (four in the drawing) optical fibers (4a, 4b, 4c, 4d) and a mirror 3 having a configuration having a mirror 3 are arranged at predetermined positions.
【0065】光ファイバー(4a,4b,4c,4d)
の端面である光入射部は光源2に向けて配置されてお
り、第1レンズ基板10の一方の面10aに形成された
凸部11aと他方の面10bに形成された凸部12bお
よび第2レンズ基板13の一方の面13aに形成された
凸部14cと他方の面13bに形成された凸部15dか
ら構成される光学レンズアレイ1の各光学レンズによ
り、光源2から出射された各光Lが各凸部に対応する光
ファイバー(4a,4b,4c,4d)の端面である光
入射部に結合される。Optical fiber (4a, 4b, 4c, 4d)
The light incident portion, which is an end surface of the first lens substrate 10, is arranged toward the light source 2, and the convex portion 11a formed on one surface 10a of the first lens substrate 10, the convex portion 12b formed on the other surface 10b, and the second Each light L emitted from the light source 2 by each optical lens of the optical lens array 1 composed of a convex portion 14c formed on one surface 13a of the lens substrate 13 and a convex portion 15d formed on the other surface 13b. Are coupled to a light incident portion which is an end face of the optical fiber (4a, 4b, 4c, 4d) corresponding to each convex portion.
【0066】さらに、ミラー3が光ファイバー(4a,
4b,4c,4d)からみて光源2の反対側に配置され
ているので、光源2から光ファイバー(4a,4b,4
c,4d)の反対側に出射された光を光ファイバー(4
a,4b,4c,4d)の入射部に取り込むことができ
る。Further, the mirror 3 is connected to the optical fiber (4a,
4b, 4c, 4d), the optical fibers (4a, 4b, 4)
c, 4d) to the optical fiber (4).
a, 4b, 4c, 4d).
【0067】上記のライトガイドにおいて、光源2から
出射された光Lの光ファイバー(4a,4b,4c,4
d)の端面における電界強度分布は、光学レンズアレイ
1の第1レンズ基板10の一方の面10aに形成された
凸部11aと他方の面10bに形成された凸部12bお
よび第2レンズ基板13の一方の面13aに形成された
凸部14cと他方の面13bに形成された凸部15dの
各光学レンズにより集光されていることから、図12
(c)に示すようなフラット形状ではなく、光ファイバ
ーの導波モードの電界強度分布に近づけられている。従
って、光源2から出射された光Lを高効率で光ファイバ
ー(4a,4b,4c,4d)に導波させることができ
る。In the above light guide, the optical fiber (4a, 4b, 4c, 4) of the light L emitted from the light source 2 is used.
The electric field intensity distribution on the end face of d) is such that the convex portion 11a formed on one surface 10a of the first lens substrate 10 of the optical lens array 1, the convex portion 12b formed on the other surface 10b, and the second lens substrate 13 Since the light is condensed by the optical lenses of the convex portion 14c formed on one surface 13a and the convex portion 15d formed on the other surface 13b, FIG.
Instead of the flat shape shown in (c), the electric field intensity distribution of the waveguide mode of the optical fiber is approximated. Therefore, the light L emitted from the light source 2 can be guided to the optical fibers (4a, 4b, 4c, 4d) with high efficiency.
【0068】上記の光学レンズアレイ1は、第4実施形
態に係る光学レンズアレイと同様に、第1レンズ基板1
0の一方の面10aに所定の配列で凸部11aを形成
し、この後他方の面10bに凸部11aと重ならない所
定の配列で凸部12bを形成し、さらに、第2レンズ基
板13の一方の面13aに所定の配列で凸部(11a,
12b)と重ならないように凸部14cを形成し、この
後他方の面13bに凸部(11a,12b,14c)と
重ならない所定の配列で凸部15dを形成し、2枚のレ
ンズ基板を組み合わせて得ることができる。The above-mentioned optical lens array 1 is similar to the optical lens array according to the fourth embodiment in that the first lens substrate 1
The convex portions 11a are formed in a predetermined arrangement on one surface 10a of the first lens substrate 0, and the convex portions 12b are formed in a predetermined arrangement not overlapping with the convex portions 11a on the other surface 10b. The protrusions (11a, 11a,
12b) is formed so as not to overlap with the projections (11b, 12b), and then the projections 15d are formed on the other surface 13b in a predetermined arrangement so as not to overlap with the projections (11a, 12b, 14c). Can be obtained in combination.
【0069】図10は、本実施形態のライトガイドにお
ける光学レンズおよび光ファイバーの配列の構成例を示
す模式図である。図8に示す光学レンズおよび光ファイ
バーの配列の構成例においては、コア部40の外周部に
クラッド部41を有する構成である光ファイバー4は最
密充填に配列とされ、規則的に配置されている。一方、
光学レンズとしては、第1レンズ基板10の一方の面1
0aおよび他方の面10bと、第2レンズ基板13の一
方の面13aおよび他方の面13bの計4つの面に、そ
れぞれ所定のパターンの繰り返しとなるように、凸部
(11,12,14,15)が配列して設けられてお
り、最密充填配列の隣り合う光ファイバーに対応する光
学レンズがそれぞれ異なる面に設けられている構成とな
る。光学レンズとなる各凸部(11,12,14,1
5)の径は、光ファイバー4の径よりも大きく設定され
ており、これは、隣り合う光ファイバーに対応する光学
レンズは、レンズ基板の異なる面に設けられている構成
としたことにより可能となったものである。このよう
に、最密充填配列の光ファイバーに対しても、光源から
照射される光を高効率に光ファイバーに結合させること
ができる。FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example of an arrangement of optical lenses and optical fibers in the light guide of the present embodiment. In the configuration example of the arrangement of the optical lenses and the optical fibers shown in FIG. 8, the optical fibers 4 having a configuration in which the outer peripheral portion of the core portion 40 has the clad portion 41 are arranged in a close-packed manner and are regularly arranged. on the other hand,
As the optical lens, one surface 1 of the first lens substrate 10 is used.
0a and the other surface 10b, and one surface 13a and the other surface 13b of the second lens substrate 13 so that the convex portions (11, 12, 14,. 15) are provided in an array, and optical lenses corresponding to adjacent optical fibers in the close-packed arrangement are provided on different surfaces. Each convex portion (11, 12, 14, 1) serving as an optical lens
The diameter of 5) is set to be larger than the diameter of the optical fiber 4, which is made possible by the configuration in which the optical lenses corresponding to the adjacent optical fibers are provided on different surfaces of the lens substrate. Things. As described above, even for the optical fibers in the close-packed arrangement, the light emitted from the light source can be efficiently coupled to the optical fibers.
【0070】上記の第1〜第4実施形態においては、光
ファイバーの配列を2次元配列の場合と最密充填配列の
場合について説明しているが、本発明のライトガイドに
おいては、光ファイバーの配列に対応した位置に光学レ
ンズを形成することが望ましいので、光ファイバーは、
規則性を持った配列であることが望ましい。すなわち、
その外径が互いに接するような配列、即ち、2次元構造
の配列あるいは最密充填配列であることが望ましい。さ
らに、最密充填配列は、光ファイバーの外周面を互いに
融着することにより、光ファイバー自体の配列密度を高
めながら、安定して得られることができ、特に好まし
い。In the above-described first to fourth embodiments, the case where the arrangement of the optical fibers is two-dimensional and the case of the close-packed arrangement are described. However, in the light guide of the present invention, the arrangement of the optical fibers is not limited. Since it is desirable to form an optical lens at the corresponding position, the optical fiber
It is desirable that the array has regularity. That is,
It is desirable that the outer diameters be in contact with each other, that is, a two-dimensional structure or a close-packed arrangement. Further, the close-packed arrangement can be obtained stably while increasing the arrangement density of the optical fibers themselves by fusing the outer peripheral surfaces of the optical fibers to each other, which is particularly preferable.
【0071】なお、上記の実施形態においては、光学レ
ンズを形成する基板として溶融石英などを例に挙げてい
るが、本発明におけるライトガイドにおいては、図3お
よび図4に示した製造方法を適用可能な材料であれば、
例えばより高屈折率の材料およびガラス材料などのその
他の材料を採用することが可能であり、特に無機材料を
選択することにより、高光パワーおよび高温となる環境
下にも用いることが可能となっている。ただし、溶融石
英は波長透過性が高いことから、光学材料に溶融石英を
採用することにより、ライトガイドにより伝送する光の
波長に対する制限が広がり、例えば、CO2 レーザなど
の赤外線のライトガイドとしての使用とUV光のライト
ガイドとしての使用などの両方に使用が可能なライトガ
イドを構成することができる。In the above embodiment, fused quartz or the like is taken as an example of the substrate on which the optical lens is formed. However, the light guide of the present invention employs the manufacturing method shown in FIGS. If possible,
For example, other materials such as a material having a higher refractive index and a glass material can be adopted. Particularly, by selecting an inorganic material, the material can be used even in an environment where high optical power and high temperature are used. I have. However, since fused quartz has a high wavelength transmittance, adopting fused quartz as an optical material broadens restrictions on the wavelength of light transmitted by a light guide, for example, as a light guide for infrared rays such as a CO 2 laser. A light guide that can be used both for use and for use as a light guide for UV light can be configured.
【0072】以上、本発明を4実施形態により説明した
が、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるもので
はない。例えば、上記の光学レンズを構成する材料や、
マスク層の材料も上記に限定されない。特にマスク層材
料としては、熱処理により、基板との境界が動くことな
く、表面が丸く加工される材料であれば、本発明におい
て用いることが可能である。また、各実施形態において
は、UVランプなどの光源を用いているが、太陽光など
の光源に対するライトガイドとすることも可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を
行うことが可能である。Although the present invention has been described with reference to the four embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the material constituting the above optical lens,
The material of the mask layer is not limited to the above. In particular, as the material for the mask layer, any material can be used in the present invention as long as it is a material whose surface is rounded without moving the boundary with the substrate by heat treatment. In each embodiment, a light source such as a UV lamp is used. However, a light guide for a light source such as sunlight can be used.
In addition, various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
【0073】[0073]
【発明の効果】本発明のライトガイドは、以下の効果を
有する。 (1)少ない部品点数の構成可能であり、光源から出射
される光を高効率で伝送することができる。 (2)高効率であることから、光学部品の温度上昇など
も発生させにくい。 (3)吸収の少ない光学レンズを用いていることによ
り、光学レンズ部における吸収が少ない。 (4)高効率のライトガイドであるので、所定のパワー
が必要な場合において光源のパワーを小さく設定できる
こととなる。 (5)従来、光ファイバーに照射していても光ファイバ
ーの導波モードとならなかった光はバンドルファイバー
の内部にて吸収されて熱となっていたが、本発明のライ
トガイドにおいては、光ファイバーに照射された光を有
効に光ファイバーの導波モードとすることができるの
で、従来のライトガイドにおいては伝送することができ
なかったパワーもガイドさせることができるようにな
る。The light guide of the present invention has the following effects. (1) The number of components can be reduced, and light emitted from a light source can be transmitted with high efficiency. (2) Since the efficiency is high, it is difficult for the temperature of the optical components to rise. (3) Since the optical lens having a small absorption is used, the absorption in the optical lens portion is small. (4) Since the light guide is highly efficient, the power of the light source can be set small when a predetermined power is required. (5) Conventionally, light that did not enter the waveguide mode of the optical fiber even when irradiated on the optical fiber was absorbed inside the bundle fiber and turned into heat, but in the light guide of the present invention, the light was irradiated on the optical fiber. Since the generated light can be effectively used as the waveguide mode of the optical fiber, it is possible to guide power that could not be transmitted in the conventional light guide.
【図1】図1は、本実施形態に係るライトガイドの概略
構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a light guide according to an embodiment.
【図2】図2(a)は、図1のライトガイドにおける光
学レンズアレイの平面図であり、図2(b)は図2
(a)中のA−A’における断面図であり、図2(c)
は図2(b)中のB部の拡大断面図である。2A is a plan view of an optical lens array in the light guide of FIG. 1, and FIG. 2B is a plan view of FIG.
FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion B in FIG.
【図3】図3は第1実施形態に係る光学レンズの製造方
法の製造工程を示す断面図であり、(a)はマスク層の
形成工程まで、(b)はマスク層のパターン加工工程ま
でを示す。FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the method for manufacturing an optical lens according to the first embodiment. FIG. 3A illustrates a process up to a mask layer forming process, and FIG. Is shown.
【図4】図4は図3の続きの工程を示し、(c)は熱処
理工程まで、(d)は基板のレンズ形状の加工工程まで
を示す。FIG. 4 shows a step subsequent to that of FIG. 3, (c) showing up to a heat treatment step, and (d) showing up to a lens shape processing step of the substrate.
【図5】図5は、第1実施形態に係る光ファイバーおよ
び光学レンズの配列を説明する模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an arrangement of an optical fiber and an optical lens according to the first embodiment.
【図6】図6は、第2実施形態に係るライトガイドの概
略構成を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a light guide according to a second embodiment.
【図7】図7は、第3実施形態に係るライトガイドの概
略構成を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a light guide according to a third embodiment.
【図8】図8は、第3実施形態に係る光ファイバーおよ
び光学レンズの配列を説明する模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an arrangement of optical fibers and optical lenses according to a third embodiment.
【図9】図9は、第4実施形態に係るライトガイドの概
略構成を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a light guide according to a fourth embodiment.
【図10】図10は、第4実施形態に係る光ファイバー
および光学レンズの配列を説明する模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an arrangement of optical fibers and optical lenses according to a fourth embodiment.
【図11】図11は、従来例に係るライトガイドの概略
構成を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a light guide according to a conventional example.
【図12】図12は光源から出射された光の光ファイバ
ーに結合する効率の説明図であり、(a)は光ファイバ
ーの構成図、(b)は導波モードの電界強度分布、
(c)は光ファイバー端面における光源から出射した光
の電界強度分布である。FIGS. 12A and 12B are diagrams illustrating the efficiency of coupling light emitted from a light source to an optical fiber; FIG. 12A is a configuration diagram of the optical fiber, FIG.
(C) is the electric field intensity distribution of the light emitted from the light source on the end face of the optical fiber.
1…光学レンズアレイ、2…光源、3…ミラー、4a,
4b,4c,4d,4…光ファイバー、10…(第1)
レンズ基板、10a,13a…一方の面、10b,13
b…他方の面、11a,11b,11c,11d,12
a,12b,12c,12d,14c,15d,11,
12,14,15…凸部、13…第2レンズ基板、40
…コア部、41…クラッド部、MS,MSa,MSb,
MSc,MSd,MSa’,MSb’,MSc’,MS
d’…マスク層、T…溝、L…光、M…境界。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical lens array, 2 ... Light source, 3 ... Mirror, 4a,
4b, 4c, 4d, 4 ... optical fiber, 10 ... (first)
Lens substrate, 10a, 13a ... One surface, 10b, 13
b: the other surface, 11a, 11b, 11c, 11d, 12
a, 12b, 12c, 12d, 14c, 15d, 11,
12, 14, 15 ... convex portion, 13 ... second lens substrate, 40
... Core part, 41 ... Clad part, MS, MSa, MSb,
MSc, MSd, MSa ', MSb', MSc ', MS
d ': mask layer, T: groove, L: light, M: boundary.
Claims (21)
ライトガイドであって、 端面が光入射部である複数本の配列された光ファイバー
と、 複数の光学レンズ部が光学材料よりなるレンズ基板に上
記光入射部に対応するように配列して形成された光学レ
ンズアレイとを有し、 上記光学レンズアレイにより、光源から出射された光を
上記光ファイバーの光入射部に結合するライトガイド。1. A light guide comprising a plurality of optical fibers and transmitting light, wherein a plurality of arranged optical fibers each having an end face as a light incident portion, and a lens substrate having a plurality of optical lens portions made of an optical material. A light guide having an optical lens array arranged and arranged to correspond to the light incident portion, wherein the light emitted from the light source is coupled to the light incident portion of the optical fiber by the optical lens array.
る請求項1に記載のライトガイド。2. The light guide according to claim 1, wherein said optical lens array is made of an inorganic material.
いに接するような配列である請求項1に記載のライトガ
イド。3. The light guide according to claim 1, wherein the optical fibers are arranged such that their outer diameters are in contact with each other.
る請求項1に記載のライトガイド。4. The light guide according to claim 1, wherein the arrangement of the optical fibers is a close-packed arrangement.
部は、上記レンズ基板に対して凸形状に形成された凸レ
ンズである請求項1に記載のライトガイド。5. The light guide according to claim 1, wherein each of the optical lens portions of the optical lens array is a convex lens formed in a convex shape with respect to the lens substrate.
記各光学レンズ部と上記レンズ基板との境界が円形でな
い形状である請求項5に記載のライトガイド。6. The light guide according to claim 5, wherein the optical lens array has a shape in which a boundary between each of the convex optical lens portions and the lens substrate is not circular.
記各光学レンズ部と上記レンズ基板との境界が多角形で
ある請求項6に記載のライトガイド。7. The light guide according to claim 6, wherein the optical lens array has a polygonal boundary between each of the convex optical lens portions and the lens substrate.
を有し、上記各光学レンズ部は上記レンズ基板の両面に
形成されている請求項1に記載のライトガイド。8. The light guide according to claim 1, wherein said optical lens array has one lens substrate, and said optical lens portions are formed on both sides of said lens substrate.
行う上記光学レンズ部は、上記レンズ基板において異な
る面に形成されている請求項8に記載のライトガイド。9. The light guide according to claim 8, wherein the optical lens portions for coupling light to the adjacent optical fibers are formed on different surfaces of the lens substrate.
基板を有し、上記各光学レンズ部は上記複数枚のレンズ
基板の複数の面に形成されている請求項1に記載のライ
トガイド。10. The light guide according to claim 1, wherein said optical lens array has a plurality of lens substrates, and said optical lens portions are formed on a plurality of surfaces of said plurality of lens substrates.
を行う上記光学レンズ部は、上記レンズ基板において異
なる面に形成されている請求項10に記載のライトガイ
ド。11. The light guide according to claim 10, wherein the optical lens portions for coupling light to the adjacent optical fibers are formed on different surfaces of the lens substrate.
板の平坦な面上に上記各光学レンズ部が配列して形成さ
れている請求項1に記載のライトガイド。12. The light guide according to claim 1, wherein said optical lens array is formed by arranging said optical lens portions on a flat surface of said lens substrate.
上記各光学レンズ部と上記レンズ基板の上記平坦な面と
の境界部に溝が形成されている請求項12に記載のライ
トガイド。13. The light guide according to claim 12, wherein the optical lens array has a groove formed at a boundary between each of the convex optical lens portions and the flat surface of the lens substrate.
なるレンズ基板上に、所定の光学レンズ部のパターンを
有する複数個の光学レンズ部の形状に対応する複数個の
マスク層を形成し、上記各マスク層と上記レンズ基板を
エッチングにより同時に除去することで、上記各マスク
層の形状を上記レンズ基板に転写し、複数個の光学レン
ズ部の形状とした光学レンズアレイである請求項1に記
載のライトガイド。14. An optical lens array comprising: a plurality of mask layers corresponding to shapes of a plurality of optical lens portions having a predetermined optical lens portion pattern formed on a lens substrate made of an optical material; The optical lens array according to claim 1, wherein the shape of each of the mask layers is transferred to the lens substrate by simultaneously removing each of the mask layers and the lens substrate by etching, thereby forming an optical lens array having a plurality of optical lens portions. Light guide.
マスク層を形成した後、上記各マスク層の形状を表面積
が小さくなるように変形させて形成した光学レンズアレ
イである請求項14に記載のライトガイド。15. The optical lens array according to claim 14, wherein the plurality of mask layers are formed, and then the shape of each of the mask layers is deformed to reduce the surface area. Light guide.
ことにより上記各マスク層の形状を表面積が小さくなる
ように変形させて形成した光学レンズアレイである請求
項15に記載のライトガイド。16. The light guide according to claim 15, wherein the optical lens array is an optical lens array formed by deforming the shape of each of the mask layers so as to reduce the surface area by performing a heat treatment.
材料として感熱性材料を露光および現像することで上記
所定の光学レンズ部のパターンを有する複数個の光学レ
ンズ部の形状に対応するように形成して得た光学レンズ
アレイである請求項14に記載のライトガイド。17. The optical lens array is formed to correspond to the shape of a plurality of optical lens portions having the predetermined optical lens portion pattern by exposing and developing a heat-sensitive material as the mask layer material. 15. The light guide according to claim 14, wherein the light guide is an optical lens array obtained by:
の材料のガラス転移温度よりも高い温度の熱処理により
上記各マスク層の形状を表面積が小さくなるように変形
させて得た光学レンズアレイである請求項16に記載の
ライトガイド。18. An optical lens array obtained by deforming the shape of each of the mask layers so as to reduce the surface area by heat treatment at a temperature higher than the glass transition temperature of the material of the mask layer. The light guide according to claim 16.
の材料の炭化温度よりも低い温度の熱処理により上記各
マスク層の形状を表面積が小さくなるように変形させて
得た光学レンズアレイである請求項16に記載のライト
ガイド。19. An optical lens array obtained by deforming the shape of each mask layer so as to reduce the surface area by heat treatment at a temperature lower than the carbonization temperature of the material of the mask layer. Item 17. A light guide according to item 16.
の材料の室温よりも高い温度の熱処理により上記各マス
ク層の形状を表面積が小さくなるように変形させて得た
光学レンズアレイである請求項16に記載のライトガイ
ド。20. An optical lens array obtained by deforming the shape of each mask layer so as to reduce the surface area by heat treatment of the material of the mask layer at a temperature higher than room temperature. 16. The light guide according to 16.
層と上記レンズ基板をドライエッチングにより同時に除
去して得た光学レンズアレイである請求項14に記載の
ライトガイド。21. The light guide according to claim 14, wherein the optical lens array is an optical lens array obtained by simultaneously removing the mask layers and the lens substrate by dry etching.
Priority Applications (1)
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- 2001-02-13 JP JP2001035828A patent/JP2002243988A/en active Pending
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