JPH09269429A - Optical waveguide device, its manufacture and optical scanner - Google Patents
Optical waveguide device, its manufacture and optical scannerInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路とマイク
ロレンズを備えた光導波路装置、その製造方法及び光学
式走査装置に関し、特に本発明は、コンピュータ入力、
光学式バーコードリーダー、ファクシミリ装置等に好適
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide device having an optical waveguide and a microlens, a method of manufacturing the same, and an optical scanning device.
It is suitable for optical bar code readers, facsimile machines and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、コンピュータ入力、光学式バーコ
ードリーダー、ファクシミリ装置等において、光学式走
査装置を用いて、原稿等の対象物である文章や図形から
の反射光を順次走査して検出し、データ信号に変換して
いる。2. Description of the Related Art In recent years, in a computer input, an optical bar code reader, a facsimile machine, etc., an optical scanning device is used to sequentially scan and detect reflected light from a text or a figure which is an object such as an original. , Are converted to data signals.
【０００３】図４は、従来の光学式走査装置の一例を示
す要部構成図であり、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はそ
の断面図である。この光学式走査装置は、特開平７−３
０７１６号公報に開示されているものであり、アレイ状
に形成した光導波路アレイ１０１、受光センサ１０２か
らなる構成である。光導波路アレイ１０１は、光導波路
１０３と、クラッド部１０４と、光導波路１０３を形成
するための下面クラッド層１０５と、上面クラッド層１
０６からなる。受光センサ１０２は、例えば電荷結合素
子（以下ＣＣＤと略称する）からなる。FIG. 4 is a main part configuration diagram showing an example of a conventional optical scanning device, (A) is a perspective view thereof, and (B) is a sectional view thereof. This optical scanning device is disclosed in JP-A-7-3.
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 0716, and has a configuration including an optical waveguide array 101 and a light receiving sensor 102 formed in an array. The optical waveguide array 101 includes an optical waveguide 103, a clad portion 104, a lower clad layer 105 for forming the optical waveguide 103, and an upper clad layer 1.
06. The light receiving sensor 102 is composed of, for example, a charge coupled device (hereinafter abbreviated as CCD).
【０００４】光導波路アレイ１０１は、次のように作成
される。下面クラッド層１０５の上に感光性ポリマーか
らなる膜を形成し、フォトマスクを通して紫外線を照射
し、照射部分の屈折率を高くして光導波路１０３を形成
する。紫外線が照射されない部分は、クラッド部１０４
となる。その上に、上面クラッド層１０６を形成する。The optical waveguide array 101 is manufactured as follows. A film made of a photosensitive polymer is formed on the lower clad layer 105, and ultraviolet rays are irradiated through a photomask to increase the refractive index of the irradiated portion to form the optical waveguide 103. The portion not irradiated with ultraviolet rays is the clad portion 104.
Becomes An upper surface clad layer 106 is formed thereon.
【０００５】受光センサ１０２は、次のように実装され
る。受光センサ１０２を光導波路アレイ１０１の端面に
密着させ、固定と保護のために、紫外線硬化樹脂１０７
で被覆する。The light receiving sensor 102 is mounted as follows. The light receiving sensor 102 is brought into close contact with the end face of the optical waveguide array 101, and the ultraviolet curable resin 107 is used for fixing and protection.
Cover with.
【０００６】光導波路１０３は、像の入射側の窓ピッチ
に対し出射側の窓ピッチを狭めて、扇状に配置し形成さ
れている。従って、原稿から得られる画像を縮小し、原
稿の幅より短い受光センサ面上に照射できる。The optical waveguide 103 is formed in a fan shape with the window pitch on the output side narrowed with respect to the window pitch on the image input side. Therefore, it is possible to reduce the size of the image obtained from the original and irradiate it onto the light receiving sensor surface shorter than the width of the original.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のような
光導波路をＣＣＤ等の受光センサに直付けする方式では
受光センサが損傷を受けやすく、感度が低下しやすいと
いう問題があった。従って、受光センサが光導波路と非
接触である方が好ましいが、単に光導波路から離して受
光センサを設置すれば、光が拡散して受光センサの検出
率が低下することになってしまう。そこで、光導波路を
出射した光を集光するためのレンズを設けて受光センサ
を非接触とすることが考えられるが、大きなレンズで光
導波路を出射した光を一括で集光すると、光導波路とレ
ンズまでの距離を有してその間に光が拡散してしまう。
各光導波路ごとにレンズを配置すればよいが、例えばガ
ラスをエッチングする等の技術によって形成する場合
は、通常、レンズ径は２０μｍ〜４０μｍの間で形成す
るのが限界であり、微小なピッチの加工はむずかしかっ
た。However, the conventional method in which the optical waveguide is directly attached to the light receiving sensor such as CCD has a problem that the light receiving sensor is easily damaged and the sensitivity is easily lowered. Therefore, it is preferable that the light receiving sensor is not in contact with the optical waveguide, but if the light receiving sensor is simply installed away from the optical waveguide, light will diffuse and the detection rate of the light receiving sensor will decrease. Therefore, it is conceivable to provide a lens for collecting the light emitted from the optical waveguide to make the light receiving sensor non-contact, but if the light emitted from the optical waveguide is collectively collected by a large lens, There is a distance to the lens and light diffuses between them.
A lens may be arranged for each optical waveguide, but when formed by a technique such as etching glass, the lens diameter is usually limited to 20 μm to 40 μm, and a fine pitch is required. Processing was difficult.
【０００８】本発明の目的は、微小ピッチの光導波路の
端面に対向した位置にマイクロレンズを配置できる光導
波路装置及びその製造方法を提供することにある。ま
た、他の目的は、光導波路に光検出器を接触させないで
光検出器を損傷させることがなく組立性がよい光学式走
査装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an optical waveguide device in which a microlens can be arranged at a position opposed to an end face of an optical waveguide having a fine pitch, and a manufacturing method thereof. Another object of the present invention is to provide an optical scanning device that does not damage the photodetector without bringing the photodetector into contact with the optical waveguide and that is easy to assemble.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、配列
された複数の光導波路と、該光導波路の端面に特定の光
に反応して屈折率を変化させる感光性ポリマ−材料を密
着配置し、前記光導波路から前記特定光を照射すること
により形成される複数のマイクロレンズとを備えること
を特徴とする光導波路装置である。According to a first aspect of the present invention, a plurality of arranged optical waveguides and a photosensitive polymer material that changes the refractive index in response to specific light are attached to the end faces of the optical waveguides. And a plurality of microlenses formed by irradiating the specific light from the optical waveguide.
【００１０】請求項２の発明は、配列された複数の光導
波路の端面に特定の光に反応して屈折率を変化させる感
光性ポリマー材料を密着配置し、前記光導波路を介して
前記特定光を照射することにより、前記複数の光導波路
のそれぞれの位置に対応した複数のマイクロレンズを形
成する工程を含むことを特徴とする光導波路装置の製造
方法である。According to a second aspect of the present invention, a photosensitive polymer material that changes the refractive index in response to specific light is arranged in close contact with the end faces of the arrayed optical waveguides, and the specific light is passed through the optical waveguide. The method for manufacturing an optical waveguide device is characterized in that it includes a step of forming a plurality of microlenses corresponding to respective positions of the plurality of optical waveguides by irradiating.
【００１１】請求項３の発明は、配列された複数の光導
波路と、該光導波路の端面に特定の光に反応して屈折率
を変化させる感光性ポリマ−材料を密着配置し、前記光
導波路から前記特定光を照射することにより形成される
複数のマイクロレンズと、該マイクロレンズに非接触
で、前記光導波路を出力した光がマイクロレンズにより
集光される範囲に配置した光検出素子と、を備えること
を特徴とする光学式走査装置である。According to a third aspect of the present invention, a plurality of arranged optical waveguides and a photosensitive polymer material that changes the refractive index in response to specific light are arranged in close contact with the end face of the optical waveguides, and the optical waveguide is provided. A plurality of microlenses formed by irradiating the specific light from, and a photodetection element arranged in a range in which the light output from the optical waveguide is collected by the microlenses without contacting the microlenses, An optical scanning device comprising:
【００１２】請求項４の発明は、請求項３記載の光学式
走査装置であって、前記光導波路を配列保持する基板
と、一端部が開口し内部に前記光検出素子を配置した箱
状のパッケージとを備え、前記パッケージの開口部を前
記基板に密封接着することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical scanning device according to the third aspect, which is a box-like structure in which a substrate on which the optical waveguides are arrayed and held, and one end of which is open and the photodetection element is arranged inside. A package, and the opening of the package is hermetically bonded to the substrate.
【００１３】請求項１の発明において、光導波路の端面
に特定の光に反応して屈折率を変化させる感光性ポリマ
−材料を密着配置し、前記光導波路から前記特定光を照
射することによりマイクロレンズを形成できる。微小な
ピッチの光導波路端面に対向した位置にマイクロレンズ
を自動的に形成できる。In the invention of claim 1, a photosensitive polymer material that changes the refractive index in response to specific light is closely arranged on the end surface of the optical waveguide, and the specific light is irradiated from the optical waveguide to cause a microscopic irradiation. A lens can be formed. A micro lens can be automatically formed at a position facing the end face of the optical waveguide having a minute pitch.
【００１４】請求項２の発明において、配列された複数
の光導波路の端面に特定の光に反応して屈折率を変化さ
せる感光性ポリマー材料を密着配置し、前記光導波路を
介して前記特定光を照射することにより、前記複数の光
導波路のそれぞれの位置に対応した複数のマイクロレン
ズを形成する工程を行うので、極めて高精度な光導波路
とマイクロレンズとの位置合わせを不要とすることがで
きる。In the invention of claim 2, a photosensitive polymer material that changes the refractive index in response to specific light is closely arranged on the end faces of the arrayed optical waveguides, and the specific light is passed through the optical waveguides. By performing the step of forming a plurality of microlenses corresponding to the respective positions of the plurality of optical waveguides by irradiating with, it is possible to eliminate the need for extremely highly accurate alignment between the optical waveguides and the microlenses. .
【００１５】請求項３の発明において、請求項１の光導
波路に加え、マイクロレンズに非接触で、前記光導波路
を出力した光がマイクロレンズにより集光される範囲に
光検出素子を配置するので、光検出素子を光導波路の端
面に当たることがなくで損傷することがない。In the invention of claim 3, in addition to the optical waveguide of claim 1, the photodetector is arranged in a range in which the light output from the optical waveguide is collected by the microlens without contacting the microlens. The photodetector does not hit the end face of the optical waveguide and is not damaged.
【００１６】請求項４の発明において、光検出器に光導
波路を接合する場合、光検出器のパッケージングの底部
に受光素子を配置しているから、パッケージの開口部を
基板に密封接着することにより、光導波路アレイに対し
受光素子を非接触の状態で集光位置に配置でき、容易に
組み立てを行うことができる。In the invention of claim 4, when the optical waveguide is joined to the photodetector, since the light receiving element is arranged at the bottom of the packaging of the photodetector, the opening of the package should be hermetically bonded to the substrate. Thereby, the light receiving element can be arranged at the light collecting position in a non-contact state with respect to the optical waveguide array, and the assembly can be easily performed.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る
光学式走査装置の一実施形態を示す斜視図である。この
光学式走査装置は、発光ダイオード（以下ＬＥＤと略称
する）アレイ１２と、光導波路装置１３と、光検出器１
４からなる構成である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an optical scanning device according to the present invention. This optical scanning device includes a light emitting diode (hereinafter abbreviated as LED) array 12, an optical waveguide device 13, and a photodetector 1.
It is composed of four.
【００１８】図２は、光導波路装置及び光検出器の組立
斜視図であり、図３は図２をＡ1−Ａ2で切断した断面図
である。光導波路装置１３は、入射側マイクロレンズア
レイ１５、基板１６ａと光導波路１６ｂとポリマー基板
１６ｃ（１ｍｍ厚）からなる光導波路アレイ１６、出射
側マイクロレンズアレイ１７からなる。光検出器１４
は、ＣＣＤである受光素子１４ａと、受光素子１４ａを
底部に配置してその対向部分が開口している箱状のパッ
ケージ１４ｂからなる構成である。すなわち、この光検
出器１４は、ＣＣＤを横一列に配置したリニア型ＣＣＤ
センサである。FIG. 2 is an assembly perspective view of the optical waveguide device and the photodetector, and FIG. 3 is a sectional view taken along line A 1 -A 2 of FIG. The optical waveguide device 13 includes an incident side microlens array 15, an optical waveguide array 16 including a substrate 16a, an optical waveguide 16b, and a polymer substrate 16c (1 mm thick), and an emitting side microlens array 17. Photodetector 14
Is composed of a light receiving element 14a, which is a CCD, and a box-shaped package 14b in which the light receiving element 14a is arranged at the bottom and the facing portion is open. That is, this photodetector 14 is a linear CCD in which CCDs are arranged in a horizontal row.
It is a sensor.
【００１９】この走査装置は、原稿等の対象物１１に、
光源であるＬＥＤアレイ１２によって光を照射し、その
反射光が入射側マイクロレンズアレイ１５に入射する。
それぞれのマイクロレンズは、単一画像ピクセルに焦点
を合わせる。入射側マイクロレンズアレイ１５の各マイ
クロレンズは、対象物１１からの光を光導波路アレイ１
６の端面に形成された入力端面に集光する。対象物１１
の単一の水平部分からの光は、光導波路アレイ１６を通
って伝送され、光検出器１４に入射する。対象物１１が
入射側マイクロレンズアレイ１５の配列方向に垂直に水
平移動し、あるいは、入射側マイクロレンズアレイ１５
がその配列方向に垂直に水平移動し、像の個々の水平線
が繰り返し走査されることによって、対象物全体が走査
される。This scanning device is used to scan an object 11 such as a document,
Light is emitted from the LED array 12, which is a light source, and the reflected light is incident on the incident side microlens array 15.
Each microlens focuses on a single image pixel. Each microlens of the incident side microlens array 15 allows light from the object 11 to pass through the optical waveguide array 1.
The light is focused on the input end face formed on the end face 6. Object 11
Of light from a single horizontal portion of light is transmitted through the light guide array 16 and is incident on the photodetector 14. The object 11 horizontally moves in the direction perpendicular to the arrangement direction of the incident side microlens array 15, or the incident side microlens array 15
Moves vertically in the direction of the arrangement, and individual horizontal lines of the image are repeatedly scanned, thereby scanning the entire object.
【００２０】この水平面において、走査される像の解像
度は、入射側マイクロレンズアレイ１５及び光導波路ア
レイ１６のサイズとピッチとによって決定される。Ｇ３
型ファクシミリ装置では、２００ｄｐｉ（ドット／イン
チ）の解像度が必要とされるが、この解像度は、入射側
マイクロレンズ１５の径及び入射側マイクロレンズ１５
と光導波路１６ｂとのピッチで１２５μｍに相当する。
一方、出力側の光導波路アレイ１６のピッチ及び出射側
マイクロレンズアレイ１７のピッチは、光検出器１４に
おける検出ピクセル（画素）のピッチと正確に一致す
る。一般的にこれは７μｍから２０μｍの範囲にある。In this horizontal plane, the resolution of the scanned image is determined by the size and pitch of the incident side microlens array 15 and the optical waveguide array 16. G3
A type facsimile machine requires a resolution of 200 dpi (dots / inch). This resolution is the diameter of the incident side microlens 15 and the incident side microlens 15.
The pitch between the optical waveguide 16b and the optical waveguide 16b corresponds to 125 μm.
On the other hand, the pitch of the optical waveguide array 16 on the output side and the pitch of the microlens array 17 on the output side exactly match the pitch of the detection pixels (pixels) in the photodetector 14. Generally this is in the range of 7 μm to 20 μm.
【００２１】さて、この光学式走査装置の光導波路装置
について詳述する。光導波路アレイ１６に形成される平
面型の光導波路は、種々の方法によって製造される。本
実施形態の光導波路用ポリマー材料としては、例えば、
「ＡＲＴＯＮ」（日本合成ゴム株式会社製）と呼ばれる
物質を使用することができる。この物質は、特に良好な
光学特性を有するとともに、高い耐環境性を有し、屈折
率は５７０ｎｍの波長の光に対し、１．５１１である。Now, the optical waveguide device of this optical scanning device will be described in detail. The flat optical waveguide formed in the optical waveguide array 16 is manufactured by various methods. Examples of the polymer material for the optical waveguide of the present embodiment include:
A substance called "ARTON" (manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) can be used. This material has particularly good optical properties, high environmental resistance, and a refractive index of 1.511 for light having a wavelength of 570 nm.
【００２２】まず、「ＡＲＴＯＮ」を用いて、光導波路
形成用の溝を表面に含む基板を射出成形によって作る。
この溝は、図２に示す光導波路１６ｂの部分に形成され
ている。それから光導波路を構成するコア物質を、この
基板の面上に広げ、溝に充填する。このコア物質は、Ｒ
ＡＶ７ ＨＩ（ミテックス株式会社製）とよばれる物質
を基本とした炭酸ジメチル（dimethyl caronate ）と、
イソフタル酸ジメチル(diallyl isophthalate)とを１：
１．４の割合で混合したものである。これら２つの物質
を組み合わせることで、コア物質の屈折率を変えること
ができ、それゆえに光導波路１６ｂの開口数を変えるこ
とができる。例えば、１：１．４の割合の場合、開口数
が０．２となる。「ＡＲＴＯＮ」で形成されていたシー
トを、コア物質を充填した基板の上に被せて固定し、８
５℃に８時間、オーブン内に放置することによってコア
物質を重合させ、基板１６ａ及びシ−ト１６ｃを接着す
る。First, using "ARTON", a substrate including grooves for forming an optical waveguide on the surface is produced by injection molding.
This groove is formed in the portion of the optical waveguide 16b shown in FIG. Then, the core material forming the optical waveguide is spread over the surface of the substrate and the groove is filled. This core material is R
Dimethyl carbonate (dimethyl caronate) based on a substance called AV7 HI (manufactured by Mitex Co., Ltd.),
With dimethyl isophthalate (diallyl isophthalate) 1:
It is a mixture of 1.4. By combining these two substances, the refractive index of the core substance can be changed and hence the numerical aperture of the optical waveguide 16b can be changed. For example, when the ratio is 1: 1.4, the numerical aperture is 0.2. The sheet formed of “ARTON” is placed on the substrate filled with the core material and fixed, and
The core material is polymerized by leaving it in an oven at 5 ° C. for 8 hours to bond the substrate 16a and the sheet 16c.
【００２３】このプロセスにおいて光導波路のパターン
は、ポリマーの基板の中に形作られた溝によって規定さ
れる。溝を埋める材料は、ポリマー基板よりも屈折率が
高く、充填された溝が光導波路となるように選択され
る。射出成形によって、低価格で大量生産することが可
能となり、比較的大型の装置にも容易に応用することが
できる。In this process, the pattern of the light guide is defined by the grooves formed in the polymer substrate. The material that fills the trench has a higher refractive index than the polymer substrate and is selected so that the filled trench becomes the optical waveguide. The injection molding enables mass production at a low price and can be easily applied to a relatively large device.
【００２４】入射側マイクロレンズアレイ１５は、例え
ば、ガラス中のイオン拡散やガラスの反応的なイオンエ
ッチングによって形成され、光エポキシ等によって光導
波路アレイ１６の入射側端面に光導波路１６ｂに対応さ
せて取り付ける。The incident side microlens array 15 is formed by, for example, ion diffusion in glass or reactive ion etching of glass, and the incident side end face of the optical waveguide array 16 is made to correspond to the optical waveguide 16b by optical epoxy or the like. Install.
【００２５】光導波路アレイ１６の出力端面は、従来の
研磨技術によって光学的仕上げがなされる。この技術は
アルミナ懸濁液を用いて研磨し、０．１μｍのサイズま
で平坦化する。The output end face of the optical waveguide array 16 is optically finished by conventional polishing techniques. This technique uses an alumina suspension to polish and planarize to a size of 0.1 μm.
【００２６】この光導波路アレイ１６の出力側端面に感
光性ポリマーからなる約２５μｍの厚さのシ−ト１７ａ
を密着させ、光導波路１６ｂから特定の光を照射するこ
とによりマイクロレンズを形成する。A sheet 17a made of a photosensitive polymer and having a thickness of about 25 .mu.m is formed on the output side end surface of the optical waveguide array 16.
And the specific light is emitted from the optical waveguide 16b to form a microlens.
【００２７】ここで、この感光性ポリマーは、紫外線照
射の後、屈折率が増加する感光性ポリマーであればよ
く、例えば、“Low Loss Channel Waveguides in Polym
ers, B.L Booth, Journal of Lightwave Technology,7
(1989)1445-1453” に示されているような光導電用ポリ
マー材料である「ポリガイド（Ｐｏｌｙｇｕｉｄｅ）」
と呼ばれる物質を用いることができる。この物質はセル
ロースアセテートブチレート（cellulose acetate buty
late）のポリマー基体に、非反応モノマーと光開始分子
が含まれている。紫外線照射時に、モノマーが露光部分
に拡散し、重合し、ポリマーに固定する。この拡散程度
は、温度、時間、エネルギー、パワー、酸素によって様
々に制御できる。従って、モノマーが重合したとき、そ
の結果として高屈折率の部分ができ、レンズとして所望
の光学特性が得られるように制御する。Here, the photosensitive polymer may be a photosensitive polymer whose refractive index increases after irradiation with ultraviolet rays, and for example, "Low Loss Channel Waveguides in Polym".
ers, BL Booth, Journal of Lightwave Technology, 7
(1989) 1445-1453 ", which is a polymer material for photoconductivity," Polyguide ".
Can be used. This material is a cellulose acetate butyrate.
The polymer substrate of late) contains unreacted monomers and photoinitiator molecules. Upon irradiation with ultraviolet rays, the monomer diffuses to the exposed area, polymerizes, and is fixed to the polymer. The degree of this diffusion can be variously controlled by temperature, time, energy, power and oxygen. Therefore, when the monomer is polymerized, as a result, a portion having a high refractive index is formed, and the lens is controlled so that desired optical characteristics are obtained.
【００２８】そこで、光導波路アレイ１６の入射側端面
から紫外線を入射することによって、感光性ポリマーシ
ート１７ａを露光する。このとき、光導波路から出光す
る紫外線のビーム輪郭、露光時間とその他のプロセス変
数により、照射部分の屈折率が変化する。特に、光導波
路から出力した光の強度は、ガウス分布に近くなるの
で、このようなポリマーシート１７ａの照射部分の屈折
率もこの分布となり、凸レンズであるマイクロレンズ１
７ｂが形成される。こうして、各光導波路に紫外線を入
力すれば、自動的に光導波路１６ｂの出力端面に対応し
た位置に微小ピッチのマイクロレンズが形成されること
になる。Then, the photosensitive polymer sheet 17a is exposed by entering ultraviolet rays from the incident side end surface of the optical waveguide array 16. At this time, the refractive index of the irradiated portion changes depending on the beam contour of the ultraviolet light emitted from the optical waveguide, the exposure time, and other process variables. In particular, since the intensity of light output from the optical waveguide is close to a Gaussian distribution, the refractive index of the irradiated portion of the polymer sheet 17a also has this distribution, and the microlens 1 that is a convex lens 1
7b is formed. In this way, when ultraviolet light is input to each optical waveguide, microlenses with a fine pitch are automatically formed at positions corresponding to the output end face of the optical waveguide 16b.
【００２９】感光性ポリマーシートを安定化するため、
ポリマーシート全体に、紫外線照射を行い、シート内の
残っているモノマー分子をすべて重合する。所望のレン
ズの光学特性が得られる屈折率分布となるように、全て
のプロセス変数を制御するようにする。To stabilize the photosensitive polymer sheet,
The entire polymer sheet is irradiated with ultraviolet rays to polymerize all the monomer molecules remaining in the sheet. All the process variables are controlled so that the refractive index distribution gives the desired optical characteristics of the lens.
【００３０】具体的には、２５μｍ厚の「ポリガイド」
を光導波路アレイ１６の出力端面と同じサイズに切り出
す。保護フィルムを剥がして、感光性ポリマーシート１
７ａを光導波路アレイ１６の出力端面に密着させる。４
５０ｎｍの紫外線を光導波路１６ｂの入力面に結合さ
せ、紫外線は光導波路を通って、感光性ポリマーシート
１７ａに達する。そして、露光して部分的に屈折率を変
える。露光時間は必要な露光量６０ｍＪｃｍ-1で感光性
ポリマーシート１７を露光できるよう注意深く制御され
ている。感光性ポリマーシート全体は紫外線によって４
０００ｍＪｃｍ-1で十分に露光され、安定化される。こ
うして、感光性ポリマーシートの屈折率分布を固定化
し、出射側マイクロレンズアレイ１７を形成する。Specifically, a 25 μm thick “polyguide”
Is cut out to the same size as the output end face of the optical waveguide array 16. Peel off the protective film to remove the photosensitive polymer sheet 1
7a is brought into close contact with the output end face of the optical waveguide array 16. Four
Ultraviolet rays of 50 nm are coupled to the input surface of the optical waveguide 16b, and the ultraviolet rays reach the photosensitive polymer sheet 17a through the optical waveguide. Then, it is exposed to change the refractive index partially. The exposure time is carefully controlled to expose the photosensitive polymer sheet 17 with the required exposure dose of 60 mJcm -1 . The entire photosensitive polymer sheet is exposed to UV rays 4
It is fully exposed and stabilized at 000 mJcm -1 . In this way, the refractive index distribution of the photosensitive polymer sheet is fixed, and the emitting side microlens array 17 is formed.
【００３１】「ポリガイド」は約２５μｍの厚さとして
いるが、その厚さは、導波路の特性と必要とされるレン
ズの焦点距離に基づいて変更することが可能である。紫
外線は与えられた時間の間、導波路を通して照射される
が、露光時間は、マイクロレンズの側面と光学特性すな
わち、焦点距離と開口数をどうのように設定するかで決
定される。各光導波路１６ｂは導波路長さに違いがある
ので、露光時間は紫外線の吸収に差を有する。そこで、
各光導波路１６ａの紫外線吸収の差を考慮してそれぞれ
露光時間を制御する。The "polyguide" has a thickness of about 25 μm, but the thickness can be changed based on the characteristics of the waveguide and the required focal length of the lens. Ultraviolet rays are radiated through the waveguide for a given time, and the exposure time is determined by how the side surface of the microlens and optical characteristics, that is, the focal length and the numerical aperture are set. Since the optical waveguides 16b have different waveguide lengths, the exposure time has a difference in ultraviolet absorption. Therefore,
The exposure time is controlled in consideration of the difference in ultraviolet absorption of each optical waveguide 16a.
【００３２】次に、光導波路アレイ１６の出力側端面
は、出射側マイクロレンズアレイ１７の周囲に光検出器
１４のパッケージ１４ｂの開口端面が当接できるサイズ
に、凸状に形成されている。パッケージ１４ｂの開口部
から底部までの長さは、底部に設置した受光素子１４ａ
に出射側マイクロレンズアレイ１７ｂからの光が検出面
に集光される大きさである。パッケージ１４ｂの開口端
面を光導波路アレイ１６の出力側端面に当接させて密封
接着し、パッケージ１４ｂ内部に出射側マイクロレンズ
アレイ１７を収容する。パッケージ１４ｂ底部に設置し
た受光素子１４ａに出射側マイクロレンズアレイ１７ｂ
からの光が検出面に集光される。Next, the output side end face of the optical waveguide array 16 is formed in a convex shape so that the opening end face of the package 14b of the photodetector 14 can abut on the periphery of the emission side microlens array 17. The length from the opening to the bottom of the package 14b is the same as that of the light receiving element 14a installed at the bottom.
In addition, the light from the emission side microlens array 17b is condensed on the detection surface. The opening end face of the package 14b is brought into contact with the output end face of the optical waveguide array 16 and hermetically sealed, and the emitting side microlens array 17 is housed inside the package 14b. The light-receiving element 14a installed at the bottom of the package 14b has an emitting side microlens array 17b.
The light from is focused on the detection surface.
【００３３】こうして光検出器１４に光導波路アレイ１
６を接合する場合、光検出器１４のパッケージング１４
ｂの底部に受光素子１４ａを配置しているから、光導波
路アレイ１６に対し受光素子１４ａを非接触の状態で、
容易に組み立てを行うことができる。Thus, the optical waveguide array 1 is added to the photodetector 14.
When joining 6 together, the packaging 14 of the photodetector 14
Since the light receiving element 14a is arranged at the bottom of b, the light receiving element 14a is not in contact with the optical waveguide array 16,
It can be easily assembled.
【００３４】ここに光導波路装置は、光学式走査装置に
適用した場合を述べたが、これに限るものではない。光
導波路装置を、別のタイプのセンサ、他の導波路アレイ
あるいは他の光学装置に結合する場合にも十分適用でき
る。Although the case where the optical waveguide device is applied to an optical scanning device has been described here, it is not limited to this. It is also well applicable when coupling optical waveguide devices to other types of sensors, other waveguide arrays or other optical devices.
【００３５】[0035]
【発明の効果】請求項１の発明によれば、光導波路の端
面に特定の光に反応して屈折率を変化させる感光性ポリ
マ−材料を密着配置し、前記光導波路から前記特定光を
照射することによりマイクロレンズを形成できるので、
微小なピッチの光導波路端面に対向した位置にマイクロ
レンズを自動的に形成でき、加工組み立てが非常に容易
となる。According to the first aspect of the present invention, a photosensitive polymer material that changes the refractive index in response to specific light is closely arranged on the end face of the optical waveguide, and the specific light is irradiated from the optical waveguide. Since a microlens can be formed by doing
A microlens can be automatically formed at a position facing the end face of the optical waveguide with a fine pitch, and processing and assembling becomes very easy.
【００３６】請求項２の発明によれば、配列された複数
の光導波路の端面に特定の光に反応して屈折率を変化さ
せる感光性ポリマー材料を密着配置し、光導波路を介し
て前記特定光を照射することにより、前記複数の光導波
路のそれぞれの位置に対応した複数のマイクロレンズを
形成する工程を行うので、極めて高精度な光導波路とマ
イクロレンズとの位置合わせを不要とすることができ、
製造が容易となる。According to the second aspect of the present invention, a photosensitive polymer material that changes the refractive index in response to specific light is closely arranged on the end faces of the plurality of arranged optical waveguides, and the specific optical waveguides are used to interpose the photosensitive polymer material. Since the step of forming a plurality of microlenses corresponding to the respective positions of the plurality of optical waveguides is performed by irradiating light, it is possible to eliminate the need for extremely highly accurate alignment between the optical waveguides and the microlenses. You can
Manufacturing becomes easy.
【００３７】請求項３の発明によれば、請求項１の光導
波路に加え、マイクロレンズに非接触で、前記光導波路
を出力した光がマイクロレンズにより集光される範囲に
光検出素子を配置するので、光検出素子を光導波路の端
面で損傷することがなく、検出感度を低下させるとこと
がない。According to the invention of claim 3, in addition to the optical waveguide of claim 1, a photodetector is arranged in a range in which the light output from the optical waveguide is collected by the microlens without contacting the microlens. Therefore, the photodetector is not damaged at the end face of the optical waveguide, and the detection sensitivity is not lowered.
【００３８】請求項４の発明によれば、光検出器に光導
波路を接合する場合、光検出器のパッケージングの底部
に受光素子を配置しているから、光導波路アレイに対し
受光素子を非接触の状態で、容易に組み立てを行うこと
ができる。According to the invention of claim 4, when the optical waveguide is joined to the photodetector, the photodetector is arranged at the bottom of the packaging of the photodetector. It can be easily assembled in contact.
【図１】本発明に係る光学式走査装置の一実施形態を示
す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an optical scanning device according to the present invention.
【図２】この光学式走査装置の要部組立斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a main part assembly of the optical scanning device.
【図３】この光学式走査装置の要部断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the main parts of this optical scanning device.
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、従来の光学式走査装置の
一例を示す概略構成図である。4A and 4B are schematic configuration diagrams showing an example of a conventional optical scanning device.
１１ 対象物 １３ 光導波路装置 １４ 光検出器 １５ 入射側マイクロレンズアレイ １６ 光導波路アレイ １７ 出射側マイクロレンズアレイ 11 object 13 optical waveguide device 14 photodetector 15 incident side microlens array 16 optical waveguide array 17 emission side microlens array
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 2/455 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical indication B41J 2/455
Claims (4)
せる感光性ポリマ−材料を密着配置し、前記光導波路か
ら前記特定光を照射することにより形成される複数のマ
イクロレンズと、を備えることを特徴とする光導波路装
置。1. A plurality of arranged optical waveguides and a photosensitive polymer material that changes a refractive index in response to specific light are arranged in close contact with an end face of the optical waveguide, and the specific light is emitted from the optical waveguide. An optical waveguide device comprising: a plurality of microlenses formed by irradiation.
の光に反応して屈折率を変化させる感光性ポリマー材料
を密着配置し、前記光導波路を介して前記特定光を照射
することにより、前記複数の光導波路のそれぞれの位置
に対応した複数のマイクロレンズを形成する工程を含む
ことを特徴とする光導波路装置の製造方法。2. A photosensitive polymer material that changes a refractive index in response to specific light is closely arranged on end faces of a plurality of arranged optical waveguides, and the specific light is irradiated through the optical waveguides. And a step of forming a plurality of microlenses corresponding to respective positions of the plurality of optical waveguides, the manufacturing method of the optical waveguide device.
せる感光性ポリマ−材料を密着配置し、前記光導波路か
ら前記特定光を照射することにより形成される複数のマ
イクロレンズと、 該マイクロレンズに非接触で、前記光導波路を出力した
光がマイクロレンズにより集光される範囲に配置した光
検出素子と、を備えることを特徴とする光学式走査装
置。3. A plurality of arranged optical waveguides and a photosensitive polymer material which changes a refractive index in response to specific light are arranged in close contact with an end face of the optical waveguide, and the specific light is emitted from the optical waveguide. A plurality of microlenses formed by irradiation, and a photodetector arranged in a range in which the light output from the optical waveguide is collected by the microlenses without contacting the microlenses. Optical scanning device.
部に光検出素子を配置しその対向部分が開口している箱
状のパッケージとを備え、 前記パッケージの開口部を前記基板に密封接着すること
を特徴とする請求項３記載の光学式走査装置。4. A substrate for arraying and holding the optical waveguides, and a box-shaped package in which a photodetecting element is arranged at the bottom and an opposed portion thereof is opened, and the opening of the package is hermetically bonded to the substrate. The optical scanning device according to claim 3, wherein
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8080106A JPH09269429A (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Optical waveguide device, its manufacture and optical scanner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8080106A JPH09269429A (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Optical waveguide device, its manufacture and optical scanner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09269429A true JPH09269429A (en) | 1997-10-14 |
Family
ID=13708940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8080106A Pending JPH09269429A (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Optical waveguide device, its manufacture and optical scanner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09269429A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5930433A (en) * | 1997-07-23 | 1999-07-27 | Hewlett-Packard Company | Waveguide array document scanner |
| US6366365B1 (en) | 1998-08-26 | 2002-04-02 | Agilent Technologies, Inc. | Waveguide array-based image sensor for document scanner scan head |
| US7294292B2 (en) | 2002-10-24 | 2007-11-13 | Fuji Xerox Co. Ltd. | Process for producing polymer optical waveguide and resin injecting device |
| US7569168B2 (en) | 2004-01-23 | 2009-08-04 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Method of producing polymer optical waveguide |
| US7582234B2 (en) | 2003-06-04 | 2009-09-01 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Producing method of polymer optical waveguide |
| US7604758B2 (en) | 2003-12-19 | 2009-10-20 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Process for producing polymer optical waveguide |
-
1996
- 1996-04-02 JP JP8080106A patent/JPH09269429A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5930433A (en) * | 1997-07-23 | 1999-07-27 | Hewlett-Packard Company | Waveguide array document scanner |
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| US7294292B2 (en) | 2002-10-24 | 2007-11-13 | Fuji Xerox Co. Ltd. | Process for producing polymer optical waveguide and resin injecting device |
| US7582234B2 (en) | 2003-06-04 | 2009-09-01 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Producing method of polymer optical waveguide |
| US7604758B2 (en) | 2003-12-19 | 2009-10-20 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Process for producing polymer optical waveguide |
| US7569168B2 (en) | 2004-01-23 | 2009-08-04 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Method of producing polymer optical waveguide |
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