JP3698133B2 - マイクロレンズアレイ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の光ファイバと組合せて使用するに好適な２次元マイクロレンズアレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２次元マイクロレンズアレイとしては、図７〜９に示すものが提案されている。
【０００３】
石英基板１の一方の主面には、一例として１６個の凸レンズ２ａ，２ｂ…２ｅ，２ｆ…が互いに直交するＸ，Ｙ方向に沿って２次元的に配列されている。基板１の他方の主面には、Ｘ方向の４つの凸レンズ列にそれぞれ対応して傾斜面形成部３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが設けられている。
【０００４】
各傾斜面形成部は、代表として傾斜面形成部３Ａの構成を図９に示すように基板１の他方の主面に対してθ＝５〜１５度の傾きを有する傾斜面を形成するもので、傾斜面の向きは、Ｘ方向とは直交する方向（マイナスＹ方向）を向くように設定されている。
【０００５】
マイクロレンズアレイの使用時において、基板１の他方の主面側には、図８，９に示すように傾斜面形成部３Ａを介して凸レンズ２ａ〜２ｄにそれぞれ光を入射するように光ファイバ４ａ〜４ｄが配置される。一例として、凸レンズ２ａには、図８，９に示すように光５が傾斜面形成部３Ａを介して入射し、光５は、凸レンズ２ａにより平行光化される。このとき、傾斜面形成部３Ａの傾斜面で反射された光５ｒは、図９に示すように光ファイバ４ａから逸れ、光ファイバ４ａに入射しない。すなわち、傾斜面形成部３Ａを設けたことで光ファイバ４ａへ戻る反射光や光ファイバ４ｂへ入射する反射光を低減することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、例えば光ファイバ４ａから凸レンズ２ａに入射する光のうちの一部の反射光は、光ファイバ４ａ，４ｂに入射し難くなるものの、傾斜面形成部３ＡがマイナスＹ方向を向いているため、凸レンズ２ｅに対応する光ファイバに入射し易くなる。このことは、他の光ファイバから他の凸レンズに入射する光のうちの一部の反射光についても同様であり、例えば光ファイバ４ｂから凸レンズ２ｂに入射する光のうちの一部の反射光は、光ファイバ４ａ，４ｂ，４ｃに入射し難くなるものの、凸レンズ２ｆに対応する光ファイバに入射し易くなる。
【０００７】
この発明の目的は、複数の光ファイバからマイクロレンズアレイの複数のレンズに光を入射させる際に各光ファイバ毎にその近傍の光ファイバに反射により入射する光を低減することができる新規なマイクロレンズアレイを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマイクロレンズアレイは、透光基板の一方の主面に複数のレンズを互いに異なる２方向に沿って２次元的に配列したマイクロレンズアレイであって、
前記透光基板の他方の主面には前記複数のレンズにそれぞれ対向して複数の傾斜面形成部を設けると共に、各傾斜面形成部には前記他方の主面に対して５〜１５度の傾きを有する傾斜面を形成し、各傾斜面の向きを前記２方向のいずれとも異なるように設定したことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明のマイクロレンズアレイによれば、各傾斜面の向きをレンズ配列方向である２方向のいずれとも異なるように設定したので、各レンズ毎に光ファイバからの入射光の一部が傾斜面により反射されて例えば縦横のレンズ配列方向から逸らされることになり、各光ファイバ毎にその近傍の光ファイバに反射により入射する光を低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態に係る２次元マイクロレンズアレイを示すもので、図２には、図１のＳ−Ｓ’線断面が示されている。
【００１１】
例えば石英からなる透光基板１０の一方の主面には、円形状の凸レンズＬ１１，Ｌ１２…Ｌ２１，Ｌ２２…が互いに直交するＸ，Ｙ方向に沿って２次元的に配列されている。基板１０の他方の主面には凸レンズＬ１１，Ｌ１２…Ｌ２１，Ｌ２２…にそれぞれ対向して正方形状の傾斜面形成部Ｋ１１，Ｋ１２…Ｋ２１，Ｋ２２…が設けられている。
【００１２】
図１に示すマイクロレンズアレイにあっては、一例として、４×４個の凸レンズが基板１０の一方の主面に設けられると共に、４×４個の傾斜面形成部が基板１０の他方の主面に設けられている。隣り合う凸レンズ間のピッチ（レンズ中心間の距離）Ｐは、１ｍｍとすることができる。
【００１３】
図２は、１個分のレンズ部の断面構成を凸レンズＬ１１に関して代表的に示すもので、凸レンズＬ１１の直径Ｒは、０．５ｍｍとし、傾斜面形成部Ｋ１１の一辺の長さは、０．５ｍｍとすることができる。基板１０の厚さＴは、１．２ｍｍとし、凸レンズＬ１１の高さＨは、０．０６ｍｍとすることができる。傾斜面形成部Ｋ１１は、基板１０の他方の主面に対してθ＝５〜１５度（好ましくは８度）の傾きを有する傾斜面を形成する。他のレンズ部も、図２に関して上記したと同様の構成を有する。
【００１４】
各傾斜面形成部にあっては、図１に示すように傾斜面の向きが、Ｘ，Ｙのいずれの方向とも異なるように設定されている。この点を凸レンズＬ４２に対応する傾斜面形成部Ｋ４２について説明する。傾斜面形成部Ｋ４２において、傾斜面の中心を通ってＸ方向に延長する直線Ｋｘと、傾斜面の中心を通ってＹ方向に延長する直線Ｋｙと、直線Ｋｘ，Ｋｙと共通の平面内で傾斜面の中心を通って傾斜面の向きに延長する直線Ｋｃとを想定すると、直線Ｋｃが直線Ｋｘ，Ｋｙに挟まれるように傾斜面の向きを設定する。直線Ｋｙ，Ｋｃが交差する角度をｋとすると、一例として、ｋ＝３０度となるように傾斜面の向きを設定することができる。
【００１５】
上記したマイクロレンズアレイによれば、図８，９について前述したと同様にして基板１０の他方の主面側から各傾斜面形成部を介して対応する凸レンズに光ファイバからの射出光を入射させると、入射光の一部がＫ４２等の傾斜面形成部の傾斜面により反射されてＸ，Ｙのいずれの方向とも異なる方向に逸れる。このため、各光ファイバ毎に該光ファイバに戻る反射光が減ると共に、各光ファイバ毎にその近傍の光ファイバに入射する反射光が減ることになる。
【００１６】
一例として、凸レンズＬ１２に対応する光ファイバに着目すると、この光ファイバからの射出光の一部が傾斜面形成部Ｋ１２の傾斜面により反射されて傾斜面形成部Ｋ１３，Ｋ２２のいずれにも重ならない方向に向けられる。このため、凸レンズＬ１２に対応する光ファイバに戻る反射光が減ると共に、凸レンズＬ１１，Ｌ１３，Ｌ２２にそれぞれ対応する光ファイバに入射する反射光が減ることになる。
【００１７】
なお、傾斜面の形状は、正方形状に限らず、六角形状等の多角形状であってもよいし、あるいは円形状であってもよい。また、傾斜面の大きさは、光ファイバからの射出光をレンズへ入射可能とする大きさであればよく、レンズの大きさより大きくても小さくてもよい。さらに、各傾斜面の向きは、すべてのレンズについて同一としたが、レンズ毎又はレンズ列毎に異ならせるようにしてもよい。
【００１８】
図３〜６は、図１のマイクロレンズアレイの製法の一例を示すものである。図３の工程では、石英からなる透光基板１０の上面に所望のレンズパターンに従ってレジスト層Ｒ１〜Ｒ４をホトリソグラフィ及び熱処理により形成する。各レジスト層は、球面状凸部をなすように形成する。
【００１９】
図４の工程では、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法によりレジスト層Ｒ１〜Ｒ４及び基板１０にエッチング処理を施すことによりレジスト層Ｒ１〜Ｒ４にそれぞれ対応する凸レンズＬ１１〜Ｌ１４を形成する。
【００２０】
図５の工程では、基板１０を裏返し、基板１０の上面（元の下面）にポジレジストを塗布する。そして、凸レンズＬ１１〜Ｌ１４にそれぞれ対応する４つの正方形領域Ｍ１〜Ｍ４のうちの各正方形領域毎に一辺から対向辺に向けて光学密度が傾斜的に変化しているホトマスク１２を用意する。ホトマスク１２の各正方形領域において光学密度が傾斜的に変化する向きは、図１の傾斜面形成部Ｋ４２に関して前述したと同様にレンズ配列方向であるＸ，Ｙ方向のいずれとも異なるように設定してある。次に、ホトマスク１２を介して基板１０上のポジレジスト層に露光処理を施した後、ポジレジスト層に現像処理を施すことにより残存するポジレジストからなるレジスト層Ｒ１１〜Ｒ１４を得る。
【００２１】
露光処理において、ホトマスク１２の各正方形領域に対応する正方形状のレジスト領域では、一辺から対向辺に進むにつれて露光照射量が増大するため、レジスト厚さが次第に減少するようになり、各レジスト層としては、図５に示すようにブレイド（刃）状の断面を有する（傾斜面を有する）レジスト層が得られる。また、ホトマスク１２の各正方形領域において光学密度が傾斜的に変化する向きをＸ，Ｙ方向のいずれとも異なるように設定しておいたので、各レジスト層の傾斜面の向きは、Ｘ，Ｙ方向のいずれとも異なるようになる。
【００２２】
図６の工程では、ＲＩＥ法によりレジスト層Ｒ１１〜Ｒ１４及び基板１０にエッチング処理を施すことによりレジスト層Ｒ１１〜Ｒ１４にそれぞれ対応する傾斜面形成部Ｋ１１〜Ｋ１４を得る。各傾斜面形成部としては、基板表面に対する傾斜面の傾きが５〜１５度であり、傾斜面の向きがＸ，Ｙ方向のいずれとも異なるものが得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、基板の一方の主面に複数のレンズを互いに異なる２つの方向に沿って２次元的に配列すると共に基板の他方の主面に各レンズに対応して５〜１５度の傾きを有する傾斜面を形成したマイクロレンズアレイにおいて、各傾斜面の向きを２つのレンズ配列方向のいずれとも異なるように設定したので、複数の光ファイバからマイクロレンズアレイの複数のレンズに光を入射する際に各光ファイバ毎にその近傍の光ファイバに反射により入射する光を低減できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイを示す平面図である。
【図２】 図１のＳ−Ｓ’線に沿う断面図である。
【図３】 図１のマイクロレンズアレイの製法におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図４】 図３の工程に続くレンズ形成工程を示す断面図である。
【図５】 図４の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図６】 図５の工程に続く傾斜面形成部の形成工程を示す断面図である。
【図７】 従来のマイクロレンズアレイを示す平面図である。
【図８】 図７のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図９】 図７のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０：透光基板、１２：ホトマスク、Ｌ１１〜Ｌ２２，Ｌ４２：凸レンズ、Ｋ１１〜Ｋ２２，Ｋ４２：傾斜面形成部、Ｒ１〜Ｒ４，Ｒ１１〜Ｒ１４：レジスト層。
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の光ファイバと組合せて使用するに好適な２次元マイクロレンズアレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２次元マイクロレンズアレイとしては、図７〜９に示すものが提案されている。
【０００３】
石英基板１の一方の主面には、一例として１６個の凸レンズ２ａ，２ｂ…２ｅ，２ｆ…が互いに直交するＸ，Ｙ方向に沿って２次元的に配列されている。基板１の他方の主面には、Ｘ方向の４つの凸レンズ列にそれぞれ対応して傾斜面形成部３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが設けられている。
【０００４】
各傾斜面形成部は、代表として傾斜面形成部３Ａの構成を図９に示すように基板１の他方の主面に対してθ＝５〜１５度の傾きを有する傾斜面を形成するもので、傾斜面の向きは、Ｘ方向とは直交する方向（マイナスＹ方向）を向くように設定されている。
【０００５】
マイクロレンズアレイの使用時において、基板１の他方の主面側には、図８，９に示すように傾斜面形成部３Ａを介して凸レンズ２ａ〜２ｄにそれぞれ光を入射するように光ファイバ４ａ〜４ｄが配置される。一例として、凸レンズ２ａには、図８，９に示すように光５が傾斜面形成部３Ａを介して入射し、光５は、凸レンズ２ａにより平行光化される。このとき、傾斜面形成部３Ａの傾斜面で反射された光５ｒは、図９に示すように光ファイバ４ａから逸れ、光ファイバ４ａに入射しない。すなわち、傾斜面形成部３Ａを設けたことで光ファイバ４ａへ戻る反射光や光ファイバ４ｂへ入射する反射光を低減することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、例えば光ファイバ４ａから凸レンズ２ａに入射する光のうちの一部の反射光は、光ファイバ４ａ，４ｂに入射し難くなるものの、傾斜面形成部３ＡがマイナスＹ方向を向いているため、凸レンズ２ｅに対応する光ファイバに入射し易くなる。このことは、他の光ファイバから他の凸レンズに入射する光のうちの一部の反射光についても同様であり、例えば光ファイバ４ｂから凸レンズ２ｂに入射する光のうちの一部の反射光は、光ファイバ４ａ，４ｂ，４ｃに入射し難くなるものの、凸レンズ２ｆに対応する光ファイバに入射し易くなる。
【０００７】
この発明の目的は、複数の光ファイバからマイクロレンズアレイの複数のレンズに光を入射させる際に各光ファイバ毎にその近傍の光ファイバに反射により入射する光を低減することができる新規なマイクロレンズアレイを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマイクロレンズアレイは、透光基板の一方の主面に複数のレンズを互いに異なる２方向に沿って２次元的に配列したマイクロレンズアレイであって、
前記透光基板の他方の主面には前記複数のレンズにそれぞれ対向して複数の傾斜面形成部を設けると共に、各傾斜面形成部には前記他方の主面に対して５〜１５度の傾きを有する傾斜面を形成し、各傾斜面の向きを前記２方向のいずれとも異なるように設定したことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明のマイクロレンズアレイによれば、各傾斜面の向きをレンズ配列方向である２方向のいずれとも異なるように設定したので、各レンズ毎に光ファイバからの入射光の一部が傾斜面により反射されて例えば縦横のレンズ配列方向から逸らされることになり、各光ファイバ毎にその近傍の光ファイバに反射により入射する光を低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態に係る２次元マイクロレンズアレイを示すもので、図２には、図１のＳ−Ｓ’線断面が示されている。
【００１１】
例えば石英からなる透光基板１０の一方の主面には、円形状の凸レンズＬ１１，Ｌ１２…Ｌ２１，Ｌ２２…が互いに直交するＸ，Ｙ方向に沿って２次元的に配列されている。基板１０の他方の主面には凸レンズＬ１１，Ｌ１２…Ｌ２１，Ｌ２２…にそれぞれ対向して正方形状の傾斜面形成部Ｋ１１，Ｋ１２…Ｋ２１，Ｋ２２…が設けられている。
【００１２】
図１に示すマイクロレンズアレイにあっては、一例として、４×４個の凸レンズが基板１０の一方の主面に設けられると共に、４×４個の傾斜面形成部が基板１０の他方の主面に設けられている。隣り合う凸レンズ間のピッチ（レンズ中心間の距離）Ｐは、１ｍｍとすることができる。
【００１３】
図２は、１個分のレンズ部の断面構成を凸レンズＬ１１に関して代表的に示すもので、凸レンズＬ１１の直径Ｒは、０．５ｍｍとし、傾斜面形成部Ｋ１１の一辺の長さは、０．５ｍｍとすることができる。基板１０の厚さＴは、１．２ｍｍとし、凸レンズＬ１１の高さＨは、０．０６ｍｍとすることができる。傾斜面形成部Ｋ１１は、基板１０の他方の主面に対してθ＝５〜１５度（好ましくは８度）の傾きを有する傾斜面を形成する。他のレンズ部も、図２に関して上記したと同様の構成を有する。
【００１４】
各傾斜面形成部にあっては、図１に示すように傾斜面の向きが、Ｘ，Ｙのいずれの方向とも異なるように設定されている。この点を凸レンズＬ４２に対応する傾斜面形成部Ｋ４２について説明する。傾斜面形成部Ｋ４２において、傾斜面の中心を通ってＸ方向に延長する直線Ｋｘと、傾斜面の中心を通ってＹ方向に延長する直線Ｋｙと、直線Ｋｘ，Ｋｙと共通の平面内で傾斜面の中心を通って傾斜面の向きに延長する直線Ｋｃとを想定すると、直線Ｋｃが直線Ｋｘ，Ｋｙに挟まれるように傾斜面の向きを設定する。直線Ｋｙ，Ｋｃが交差する角度をｋとすると、一例として、ｋ＝３０度となるように傾斜面の向きを設定することができる。
【００１５】
上記したマイクロレンズアレイによれば、図８，９について前述したと同様にして基板１０の他方の主面側から各傾斜面形成部を介して対応する凸レンズに光ファイバからの射出光を入射させると、入射光の一部がＫ４２等の傾斜面形成部の傾斜面により反射されてＸ，Ｙのいずれの方向とも異なる方向に逸れる。このため、各光ファイバ毎に該光ファイバに戻る反射光が減ると共に、各光ファイバ毎にその近傍の光ファイバに入射する反射光が減ることになる。
【００１６】
一例として、凸レンズＬ１２に対応する光ファイバに着目すると、この光ファイバからの射出光の一部が傾斜面形成部Ｋ１２の傾斜面により反射されて傾斜面形成部Ｋ１３，Ｋ２２のいずれにも重ならない方向に向けられる。このため、凸レンズＬ１２に対応する光ファイバに戻る反射光が減ると共に、凸レンズＬ１１，Ｌ１３，Ｌ２２にそれぞれ対応する光ファイバに入射する反射光が減ることになる。
【００１７】
なお、傾斜面の形状は、正方形状に限らず、六角形状等の多角形状であってもよいし、あるいは円形状であってもよい。また、傾斜面の大きさは、光ファイバからの射出光をレンズへ入射可能とする大きさであればよく、レンズの大きさより大きくても小さくてもよい。さらに、各傾斜面の向きは、すべてのレンズについて同一としたが、レンズ毎又はレンズ列毎に異ならせるようにしてもよい。
【００１８】
図３〜６は、図１のマイクロレンズアレイの製法の一例を示すものである。図３の工程では、石英からなる透光基板１０の上面に所望のレンズパターンに従ってレジスト層Ｒ１〜Ｒ４をホトリソグラフィ及び熱処理により形成する。各レジスト層は、球面状凸部をなすように形成する。
【００１９】
図４の工程では、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法によりレジスト層Ｒ１〜Ｒ４及び基板１０にエッチング処理を施すことによりレジスト層Ｒ１〜Ｒ４にそれぞれ対応する凸レンズＬ１１〜Ｌ１４を形成する。
【００２０】
図５の工程では、基板１０を裏返し、基板１０の上面（元の下面）にポジレジストを塗布する。そして、凸レンズＬ１１〜Ｌ１４にそれぞれ対応する４つの正方形領域Ｍ１〜Ｍ４のうちの各正方形領域毎に一辺から対向辺に向けて光学密度が傾斜的に変化しているホトマスク１２を用意する。ホトマスク１２の各正方形領域において光学密度が傾斜的に変化する向きは、図１の傾斜面形成部Ｋ４２に関して前述したと同様にレンズ配列方向であるＸ，Ｙ方向のいずれとも異なるように設定してある。次に、ホトマスク１２を介して基板１０上のポジレジスト層に露光処理を施した後、ポジレジスト層に現像処理を施すことにより残存するポジレジストからなるレジスト層Ｒ１１〜Ｒ１４を得る。
【００２１】
露光処理において、ホトマスク１２の各正方形領域に対応する正方形状のレジスト領域では、一辺から対向辺に進むにつれて露光照射量が増大するため、レジスト厚さが次第に減少するようになり、各レジスト層としては、図５に示すようにブレイド（刃）状の断面を有する（傾斜面を有する）レジスト層が得られる。また、ホトマスク１２の各正方形領域において光学密度が傾斜的に変化する向きをＸ，Ｙ方向のいずれとも異なるように設定しておいたので、各レジスト層の傾斜面の向きは、Ｘ，Ｙ方向のいずれとも異なるようになる。
【００２２】
図６の工程では、ＲＩＥ法によりレジスト層Ｒ１１〜Ｒ１４及び基板１０にエッチング処理を施すことによりレジスト層Ｒ１１〜Ｒ１４にそれぞれ対応する傾斜面形成部Ｋ１１〜Ｋ１４を得る。各傾斜面形成部としては、基板表面に対する傾斜面の傾きが５〜１５度であり、傾斜面の向きがＸ，Ｙ方向のいずれとも異なるものが得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、基板の一方の主面に複数のレンズを互いに異なる２つの方向に沿って２次元的に配列すると共に基板の他方の主面に各レンズに対応して５〜１５度の傾きを有する傾斜面を形成したマイクロレンズアレイにおいて、各傾斜面の向きを２つのレンズ配列方向のいずれとも異なるように設定したので、複数の光ファイバからマイクロレンズアレイの複数のレンズに光を入射する際に各光ファイバ毎にその近傍の光ファイバに反射により入射する光を低減できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイを示す平面図である。
【図２】 図１のＳ−Ｓ’線に沿う断面図である。
【図３】 図１のマイクロレンズアレイの製法におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図４】 図３の工程に続くレンズ形成工程を示す断面図である。
【図５】 図４の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図６】 図５の工程に続く傾斜面形成部の形成工程を示す断面図である。
【図７】 従来のマイクロレンズアレイを示す平面図である。
【図８】 図７のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図９】 図７のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０：透光基板、１２：ホトマスク、Ｌ１１〜Ｌ２２，Ｌ４２：凸レンズ、Ｋ１１〜Ｋ２２，Ｋ４２：傾斜面形成部、Ｒ１〜Ｒ４，Ｒ１１〜Ｒ１４：レジスト層。
Claims (1)
- 透光基板の一方の主面に複数のレンズを互いに異なる２方向に沿って２次元的に配列したマイクロレンズアレイであって、
前記透光基板の他方の主面には前記複数のレンズにそれぞれ対向して複数の傾斜面形成部を設けると共に、各傾斜面形成部には前記他方の主面に対して５〜１５度の傾きを有する傾斜面を形成し、各傾斜面の向きを前記２方向のいずれとも異なるように設定したことを特徴とするマイクロレンズアレイ。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002254391A JP3698133B2 (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | マイクロレンズアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004093868A JP2004093868A (ja) | 2004-03-25 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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- 2002-08-30 JP JP2002254391A patent/JP3698133B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP2004093868A (ja) | 2004-03-25 |
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