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JP2006330010A - Microlens and microlens array - Google Patents

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JP2006330010A
JP2006330010A JP2003280382A JP2003280382A JP2006330010A JP 2006330010 A JP2006330010 A JP 2006330010A JP 2003280382 A JP2003280382 A JP 2003280382A JP 2003280382 A JP2003280382 A JP 2003280382A JP 2006330010 A JP2006330010 A JP 2006330010A
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Japan
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lens
microlens
substrate
amorphous
crystallized glass
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Application number
JP2003280382A
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Japanese (ja)
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Junji Nishii
準治 西井
Satoshi Yoshihara
聡 吉原
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Nippon Electric Glass Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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    • G02OPTICS
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    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Abstract

【課題】 安価なマイクロレンズ及びマイクロレンズアレイを提供する。
【解決手段】 マイクロレンズアレイ10は、レンズ部1と基質部2とを備えたマイクロレンズ3が二次元的に複数配列されて構成され、全体として平板状の外観を呈している。レンズ部1は、それぞれ、所定径の円柱状形態をなし、マイクロレンズアレイ10の一方の表面側に位置する非晶質ガラスからなる非晶質部1aと、他方の表面側に位置する結晶化ガラスからなる結晶質部1bとで構成される。非晶質部1aの表面は、基質部2の表面の位置よりも湾曲状に隆起して、凸曲面状レンズ表面1a1を形成している。基質部2は、レンズ部1の結晶質部1bと同じ結晶化ガラスからなり、レンズ部1の周囲を包囲している。
【選択図】図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive microlens and a microlens array.
A microlens array 10 is configured by two-dimensionally arranging a plurality of microlenses 3 each having a lens portion 1 and a substrate portion 2, and has a flat plate-like appearance as a whole. Each of the lens portions 1 has a cylindrical shape with a predetermined diameter, and an amorphous portion 1a made of amorphous glass located on one surface side of the microlens array 10 and a crystallization located on the other surface side. It is comprised with the crystalline part 1b which consists of glass. The surface of the amorphous portion 1a is raised in a curved shape from the position of the surface of the substrate portion 2 to form a convex curved lens surface 1a1. The substrate part 2 is made of the same crystallized glass as the crystalline part 1 b of the lens part 1, and surrounds the periphery of the lens part 1.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、マイクロレンズ及びマイクロレンズアレイ、特に光通信分野において使用されるマイクロレンズ及びマイクロレンズアレイに関するものである。   The present invention relates to a microlens and a microlens array, and more particularly to a microlens and a microlens array used in the field of optical communication.

マイクロレンズは、一般に直径2mm以下の微小なレンズ部を有するレンズの総称であり、光記録において微小スポットを形成する機能や半導体レーザからの出力光線を光ファイバに結合させる機能を有し、光ピックアップ、液晶プロジェクタ、光通信デバイス(例えば、光スイッチ、合波分波器等)等に使用されている。特に、光通信分野において使用するマイクロレンズは、レンズ部の直径が、約10μmの光ファイバのコア径に合わせて、できるだけ小さくすることが必要とされ、DWDM及び並列光通信においては、このような微細なマイクロレンズを二次元的に複数配列したマイクロレンズアレイが使用される。   The microlens is a general term for lenses having a minute lens portion having a diameter of 2 mm or less in general, and has a function of forming a minute spot in optical recording and a function of coupling an output light beam from a semiconductor laser to an optical fiber. It is used in liquid crystal projectors, optical communication devices (for example, optical switches, multiplexers / demultiplexers, etc.). In particular, the microlens used in the field of optical communication is required to have a lens portion having a diameter as small as possible in accordance with the core diameter of an optical fiber of about 10 μm. In DWDM and parallel optical communication, A microlens array in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged is used.

このようなマイクロレンズとして、露光された部分にのみ結晶を析出するガラス(いわゆる感光性結晶化ガラス)を用いたマイクロレンズが提案されている(例えば、特許文献1参照)。すなわち、このマイクロレンズは、レンズ部に相当する大きさのCr膜を形成したシリカガラス板からなるマスキング材によって、原ガラス基材の表面のレンズ部に相当する領域をマスクし、紫外線で露光した後、熱処理することによって、露光した部分(レンズ部を包囲する部分)にのみ結晶を析出させた結果として、露光していない部分の上面及び下面を湾曲かつ隆起させて非晶質ガラスからなるレンズ部を形成したものである。   As such a microlens, there has been proposed a microlens using a glass (so-called photosensitive crystallized glass) in which crystals are precipitated only at an exposed portion (see, for example, Patent Document 1). That is, this microlens masks a region corresponding to the lens portion on the surface of the original glass substrate with a masking material made of a silica glass plate on which a Cr film having a size corresponding to the lens portion is formed, and is exposed with ultraviolet rays. A lens made of amorphous glass with the upper surface and the lower surface of the unexposed portion curved and raised as a result of crystallizing only the exposed portion (the portion surrounding the lens portion) by heat treatment. The part is formed.

また、他のマイクロレンズとしては、高密度化石英ガラスの表面の微小領域に炭酸ガスレーザを照射することによって、照射部を熱構造緩和させ、隆起構造を微小領域に形成させたマイクロレンズ(アレイ)が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
特公平5−84481号公報 北村直之,外2名,「レーザー光照射によって形成されたガラス表面の隆起構造」,第50回応用物理学関係連合講演会予稿集,2003年3月,p983,28p−M−1
As another microlens, a microlens (array) in which the irradiation area is relaxed by irradiating a carbon dioxide laser to a minute area on the surface of the densified quartz glass, and the raised structure is relaxed in the minute area. Has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).
Japanese Patent Publication No. 5-84481 Naoyuki Kitamura and two others, “Bridge structure on the glass surface formed by laser irradiation”, Proceedings of the 50th Joint Conference on Applied Physics, March 2003, p983, 28p-M-1

しかしながら、特許文献1に記載のマイクロレンズは、レンズ部の直径やレンズ部の間隔が異なるマイクロレンズアレイを作製する場合には、その種類毎にマスキング材を用意する必要があるため、製造コストが高くなる。   However, the microlens described in Patent Document 1 has a manufacturing cost because it is necessary to prepare a masking material for each type when microlens arrays having different lens diameters or different distances are used. Get higher.

また、非特許文献1に記載のマイクロレンズ(アレイ)は、高価な製造設備が必要で、連続生産が困難なHIP処理によって高密度化した石英ガラスを使用するため、製造コストが高くなる。   In addition, the microlens (array) described in Non-Patent Document 1 requires expensive manufacturing equipment and uses quartz glass densified by HIP processing, which is difficult to produce continuously, so that the manufacturing cost increases.

したがって、本発明の目的は、安価なマイクロレンズ及びマイクロレンズアレイを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an inexpensive microlens and microlens array.

上記目的を達成するため、本発明は、凸状のレンズ表面を有するレンズ部と、レンズ部の周囲を包囲する結晶化ガラスからなる基質部とを備え、レンズ部は、前記基質部を構成する結晶化ガラス基質がレーザの照射によって非晶質ガラス化した非晶質部を含んでいるマイクロレンズ、及び、このマイクロレンズが二次元的に複数配列されたマイクロレンズアレイを提供する。   To achieve the above object, the present invention comprises a lens portion having a convex lens surface and a substrate portion made of crystallized glass surrounding the lens portion, and the lens portion constitutes the substrate portion. Provided are a microlens in which a crystallized glass substrate includes an amorphous portion that is amorphous vitrified by laser irradiation, and a microlens array in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged.

結晶化ガラスからなる基材の所定領域にレーザを照射すると、レーザが照射された基材の所定領域は、該所定領域を構成する結晶化ガラス基質の一部又は全部がレーザの照射エネルギーによって溶融し、非晶質ガラス化して非晶質部となる。この非晶質ガラス化した非晶質部は、その周囲を包囲する結晶化ガラス基質の基質部に比べて密度が相対的に小さく、そのために非晶質部の体積は基質部に比べて相対的に増加する。その結果、非晶質部は周囲の基質部から圧迫力を受け、その表面が湾曲状に隆起して凸状のレンズ表面が形成される。したがって、レーザが照射された基材の所定領域は凸曲面状のレンズ表面を有するレンズ部となり、レーザが照射されなかった基材の他の領域はレンズ部の周囲を包囲する結晶化ガラスからなる基質部となる。   When a predetermined region of a substrate made of crystallized glass is irradiated with a laser, the predetermined region of the substrate irradiated with the laser melts part or all of the crystallized glass substrate constituting the predetermined region by the irradiation energy of the laser. Then, it becomes amorphous and becomes an amorphous part. This amorphous vitrified amorphous part has a relatively small density compared to the substrate part of the crystallized glass substrate that surrounds the amorphous part. Therefore, the volume of the amorphous part is relative to that of the substrate part. Increase. As a result, the amorphous portion receives a compressive force from the surrounding substrate portion, and the surface thereof is raised in a curved shape to form a convex lens surface. Accordingly, the predetermined region of the base material irradiated with the laser is a lens portion having a convexly curved lens surface, and the other region of the base material not irradiated with the laser is formed of crystallized glass surrounding the lens portion. It becomes the substrate part.

例えば、レーザを基板の片面側から所定領域に照射する場合において、レーザの照射エネルギーによって上記所定領域の表面に近い部分のみが溶融する場合は、該表面に近い部分のみが非晶質化して、基板の片面側にのみレンズ表面が形成される。レーザの照射エネルギーによって上記所定領域の全肉厚部分が溶融する場合は、上記所定領域の全肉厚部分が非晶質化して、基板の両面側にそれぞれレンズ表面が形成される。レーザを基板の両面側からそれぞれ所定領域に照射する場合は、レーザの照射エネルギーによって溶融する範囲の如何にかかわらず、基板の両面側にそれぞれレンズ表面が形成される。   For example, when irradiating a predetermined region from one side of the substrate with a laser, if only the portion close to the surface of the predetermined region is melted by the irradiation energy of the laser, only the portion close to the surface becomes amorphous, The lens surface is formed only on one side of the substrate. When the full thickness portion of the predetermined region is melted by the laser irradiation energy, the full thickness portion of the predetermined region becomes amorphous, and lens surfaces are formed on both sides of the substrate. When the laser is irradiated onto the predetermined regions from both sides of the substrate, lens surfaces are formed on both sides of the substrate regardless of the melting range by the laser irradiation energy.

また、レーザを基板の複数の所定領域に間隔をあけて照射すると、上記のようなマイクロレンズが二次元的に複数配列されたマイクロレンズアレイが形成される。   Further, when a plurality of predetermined regions of the substrate are irradiated with laser at intervals, a microlens array in which a plurality of microlenses as described above are two-dimensionally arranged is formed.

上記構成において、レンズ部の非晶質部が−40〜80℃の温度範囲において30〜130×10-7/℃の熱膨張係数を有していると、温度に対する焦点距離変化率(df/dT)が小さくなり(例えば、絶対値で2nm/℃以内)、環境温度が変動しても光損失が少ないため好ましい。 In the above configuration, when the amorphous portion of the lens portion has a thermal expansion coefficient of 30 to 130 × 10 −7 / ° C. in the temperature range of −40 to 80 ° C., the focal length change rate (df / dT) is small (for example, within 2 nm / ° C. in absolute value), and even if the environmental temperature fluctuates, light loss is small, which is preferable.

レンズ部の非晶質部の熱膨張係数は−40〜80℃の温度範囲において30〜95×10-7/℃であるのがより好ましく、特に、レンズ部の非晶質部の熱膨張係数が60×10-7/℃よりも小さいと、基質部との熱膨張差が小さくなり、クラックが入りにくいためさらに好ましい。 The thermal expansion coefficient of the amorphous part of the lens part is more preferably 30 to 95 × 10 −7 / ° C. in the temperature range of −40 to 80 ° C., and in particular, the thermal expansion coefficient of the amorphous part of the lens part. Is less than 60 × 10 −7 / ° C., since the difference in thermal expansion from the substrate portion is small and cracks are less likely to occur.

また、一般にマイクロレンズ(アレイ)は、光ファイバーアレイ用基材に固定した光ファイバーから赤外光を出入射させて使用することがあるが、この光ファイバーアレイ用基材は、熱膨張係数が光ファイバーと近く、またV溝加工性に優れるという理由から−10〜+10×10-7/℃の熱膨張係数を有するLi2O−Al23−SiO2系結晶化ガラスを基材材料として使用することが多い。従って、基質部が−40〜80℃の温度範囲において−30〜+20×10-7/℃の熱膨張係数を有すると、マイクロレンズと光ファイバーアレイ用基材との熱膨張係数が近いため、マイクロレンズアレイとして使用した場合、温度変化に伴う軸ずれが小さくなり、環境温度が変動しても光損失が少なくなるため好ましい。尚、基質部の熱膨張係数の好ましい範囲は、−25〜+15×10-7/℃である。また、レンズ部の非晶質部が−1〜+8×10-6/℃(好ましくは5〜7×10-6/℃)の屈折率の温度依存性を有していると、温度に対する焦点距離変化率が小さくなるため好ましい。 In general, microlenses (arrays) are sometimes used with infrared light incident and output from an optical fiber fixed to the optical fiber array substrate. The optical fiber array substrate has a thermal expansion coefficient close to that of the optical fiber. In addition, Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 -based crystallized glass having a thermal expansion coefficient of −10 to + 10 × 10 −7 / ° C. is used as a base material because it has excellent V-groove workability. There are many. Accordingly, when the substrate portion has a thermal expansion coefficient of −30 to + 20 × 10 −7 / ° C. in the temperature range of −40 to 80 ° C., the microlens and the optical fiber array substrate have close thermal expansion coefficients. When it is used as a lens array, it is preferable because the axial deviation due to temperature change is small, and the optical loss is reduced even if the environmental temperature fluctuates. In addition, the preferable range of the thermal expansion coefficient of the substrate portion is −25 to + 15 × 10 −7 / ° C. Further, when the amorphous part of the lens part has a temperature dependency of the refractive index of −1 to + 8 × 10 −6 / ° C. (preferably 5 to 7 × 10 −6 / ° C.), the focus on the temperature. This is preferable because the rate of change in distance is small.

また、レンズ部の非晶質部がLi2O−Al23−SiO2系非晶質ガラスからなると、−40〜80℃の温度範囲において、30〜130×10-7/℃の熱膨張係数を有しやすく、基質部がLi2O−Al23−SiO2系結晶化ガラス、具体的にはβ−石英固溶体及び/又はβ−スポジュ−メン固溶体を主結晶相として析出してなるLi2O−Al23−SiO2系結晶化ガラスからなると、−40〜80℃の温度範囲において−30〜+20×10-7/℃の熱膨張係数を有しやすくなるため好ましい。 Further, when the amorphous part of the lens part is made of Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 amorphous glass, the heat of 30 to 130 × 10 −7 / ° C. in the temperature range of −40 to 80 ° C. It tends to have an expansion coefficient, and the substrate portion is precipitated as a main crystal phase of Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 crystallized glass, specifically β-quartz solid solution and / or β-spodumene solid solution. Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 crystallized glass is preferable because it tends to have a thermal expansion coefficient of −30 to + 20 × 10 −7 / ° C. in the temperature range of −40 to 80 ° C. .

また、レンズ部及び基質部が、質量%で、SiO2 55〜75%、Al23 14〜35%、Li2O 2〜8%、TiO2+ZrO2 0.7〜8%を含有してなり、特に好ましくは、質量%で、SiO2 55〜75%、Al23 14〜35%、Li2O 2〜8%、TiO2+ZrO2 0.7〜5%、MgO 0〜4%、ZnO 0〜4%、
TiO2 0〜4%、ZrO2 0〜4%、SnO2 0〜4%、P25 0〜4%、
Na2O 0〜7%、K2O 0〜7%、BaO 0〜7%を含有してなると、−40〜80℃の温度範囲において、レンズ部の非晶質部が30〜130×10-7/℃の熱膨張係数を有する非晶質ガラスになりやすく、基質部が−30〜+20×10-7/℃の熱膨張係数を有する結晶化ガラスになりやすい。
The lens portion and the substrate portion, by mass%, contains SiO 2 55~75%, Al 2 O 3 14~35%, Li 2 O 2~8%, the TiO 2 + ZrO 2 0.7~8% Particularly preferably, by mass%, SiO 2 55 to 75%, Al 2 O 3 14 to 35%, Li 2 O 2 to 8%, TiO 2 + ZrO 2 0.7 to 5%, MgO 0 to 4 %, ZnO 0-4%,
TiO 2 0-4%, ZrO 2 0-4%, SnO 2 0-4%, P 2 O 5 0-4%,
When Na 2 O 0-7%, K 2 O 0-7% and BaO 0-7% are contained, the amorphous part of the lens part is 30-130 × 10 6 in the temperature range of −40-80 ° C. It tends to be an amorphous glass having a thermal expansion coefficient of −7 / ° C., and the substrate part tends to be a crystallized glass having a thermal expansion coefficient of −30 to + 20 × 10 −7 / ° C.

結晶化ガラスからなる基材が、−40〜80℃の温度範囲において、−30〜+20×10-7/℃の熱膨張係数を有し、β−石英固溶体及び/又はβ−スポジュメン固溶体を主結晶相として析出してなるLi2O−Al23−SiO2系結晶化ガラスからなると、レーザの照射によって形成されたレンズ部の非晶質部が−40〜80℃の温度範囲において30〜130×10-7/℃の熱膨張係数を有する非晶質ガラスになりやすく、基質部が−30〜+20×10-7/℃の熱膨張係数を有する結晶化ガラスになりやすい。 The base material made of crystallized glass has a coefficient of thermal expansion of −30 to + 20 × 10 −7 / ° C. in the temperature range of −40 to 80 ° C., and is mainly composed of β-quartz solid solution and / or β-spodumene solid solution. When Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 based crystallized glass precipitated as a crystalline phase is used, the amorphous part of the lens part formed by laser irradiation is 30 in the temperature range of −40 to 80 ° C. It tends to be an amorphous glass having a thermal expansion coefficient of ˜130 × 10 −7 / ° C., and the substrate part tends to be a crystallized glass having a thermal expansion coefficient of −30 to + 20 × 10 −7 / ° C.

基材は、質量%で、SiO2 55〜75%、Al23 14〜35%、Li2O 2〜8%、TiO2+ZrO2 0.7〜8%を含有し、より好ましくは、質量%で、SiO2 55〜75%、Al23 14〜35%、Li2O 2〜8%、TiO2+ZrO2 0.7〜5%、MgO 0〜4%、ZnO 0〜4%、TiO2 0〜4%、ZrO2 0〜4%、SnO2 0〜4%、P25 0〜4%、Na2O 0〜7%、K2O 0〜7%、
BaO 0〜7%を含有しているのが好ましい。
The base material contains, in mass%, SiO 2 55 to 75%, Al 2 O 3 14 to 35%, Li 2 O 2 to 8%, TiO 2 + ZrO 2 0.7 to 8%, and more preferably, by mass%, SiO 2 55~75%, Al 2 O 3 14~35%, Li 2 O 2~8%, TiO 2 + ZrO 2 0.7~5%, 0~4% MgO, ZnO 0~4% TiO 2 0-4%, ZrO 2 0-4%, SnO 2 0-4%, P 2 O 5 0-4%, Na 2 O 0-7%, K 2 O 0-7%,
It preferably contains 0-7% BaO.

レーザは、波長が400nm以下、好ましくは266〜355nmの紫外線レーザ、具体的にはYAGレーザであると、レーザ出力を高くでき、照射スポット径を小さく、またスポットの真円度を高くできるため、短時間で寸法精度が高い小径のレンズ部を形成できる。また、紫外線レーザの出力が0.5〜5Wであると、結晶化ガラスからなる基材の一部が短時間で溶融して、容易に非晶質部を形成できる。特に結晶化ガラスからなる基材が、400nm以下の波長を有する光の吸収が大きいと、レーザによる基材の溶融が容易になるため好ましい。   When the laser is an ultraviolet laser having a wavelength of 400 nm or less, preferably 266 to 355 nm, specifically a YAG laser, the laser output can be increased, the irradiation spot diameter can be reduced, and the roundness of the spot can be increased. A small-diameter lens portion with high dimensional accuracy can be formed in a short time. Further, when the output of the ultraviolet laser is 0.5 to 5 W, a part of the base material made of crystallized glass melts in a short time, and an amorphous part can be easily formed. In particular, it is preferable that the base material made of crystallized glass has a large absorption of light having a wavelength of 400 nm or less because the base material can be easily melted by a laser.

本発明のマイクロレンズ及びマイクロレンズアレイは、高価な製造設備が必要で連続生産が困難なHIP処理によって基材を高密度化する必要がなく、またマスキング材を作製する必要がない。したがって、本発明によれば、安価なマイクロレンズ及びマイクロレンズアレイを提供することができる。   The microlens and the microlens array of the present invention do not require high-density substrate by HIP processing, which requires expensive manufacturing equipment and is difficult to continuously produce, and does not require masking material. Therefore, according to the present invention, an inexpensive microlens and microlens array can be provided.

図1、図2は、本発明の実施の形態に係るマイクロレンズアレイ10、20をそれぞれ概念的に示している。   1 and 2 conceptually show microlens arrays 10 and 20 according to embodiments of the present invention, respectively.

図1に示すマイクロレンズアレイ10は、レンズ部1と基質部2とを備えたマイクロレンズ3が二次元的に複数配列されて構成され、全体として平板状の外観を呈している。レンズ部1は、それぞれ、所定径の円柱状形態をなし、マイクロレンズアレイ10の一方の表面側に位置する非晶質ガラスからなる非晶質部1aと、他方の表面側に位置する結晶化ガラスからなる結晶質部1bとで構成される。非晶質部1aの表面は、基質部2の表面の位置よりも湾曲状に隆起して、凸曲面状、例えば1つの曲率半径を有する凸球面状のレンズ表面1a1を形成している。基質部2は、レンズ部1の結晶質部1bと同じ結晶化ガラスからなり、レンズ部1の周囲を包囲している。尚、図1では、基質部2とレンズ部1の結晶質部1bとを概念的に区分して示しているが、実際には、両者の間に組織構造上の違いは存在しない。   A microlens array 10 shown in FIG. 1 is configured by two-dimensionally arranging a plurality of microlenses 3 including a lens portion 1 and a substrate portion 2, and has a flat plate-like appearance as a whole. Each of the lens portions 1 has a cylindrical shape with a predetermined diameter, and an amorphous portion 1a made of amorphous glass located on one surface side of the microlens array 10 and a crystallization located on the other surface side. It is comprised with the crystalline part 1b which consists of glass. The surface of the amorphous portion 1a is raised in a curved shape from the position of the surface of the substrate portion 2 to form a convex curved surface, for example, a convex spherical lens surface 1a1 having one curvature radius. The substrate part 2 is made of the same crystallized glass as the crystalline part 1 b of the lens part 1, and surrounds the periphery of the lens part 1. In FIG. 1, the substrate portion 2 and the crystalline portion 1 b of the lens portion 1 are conceptually divided and shown, but actually there is no difference in the structure between the two.

マイクロレンズアレイ10は、例えば、結晶化ガラスからなる基材の複数の所定領域に一方の表面側からレーザを照射することによって製造することができる。すなわち、レーザが照射された基材の所定領域は、レーザの照射エネルギーによって、一方の表面に近い部分が溶融し、非晶質ガラス化して非晶質部1aとなる。この非晶質ガラス化した非晶質部1aは、その周囲を包囲する結晶化ガラス基質の基質部2に比べて密度が相対的に小さく、そのために非晶質部1aの体積は基質部2に比べて相対的に増加する。その結果、非晶質部1aは周囲の基質部2から圧迫力を受け、その表面が湾曲状に隆起して凸曲面状のレンズ表面1a1が形成される。したがって、レーザが照射された基材の所定領域は凸曲面状のレンズ表面1a1を有するレンズ部1となり、レーザが照射されなかった基材の他の領域はレンズ部1の周囲を包囲する結晶化ガラスからなる基質部2となる。レンズ部1の直径は、照射するレーザビームのスポット径と略等しくなり、レーザビームのスポット径を調整することによって、所望の直径を有するレンズ部1を精度良く形成することができる。   The microlens array 10 can be manufactured by, for example, irradiating a plurality of predetermined regions of a base material made of crystallized glass with a laser from one surface side. That is, in a predetermined region of the substrate irradiated with the laser, a portion close to one surface is melted by the irradiation energy of the laser, and becomes amorphous vitrified to become an amorphous portion 1a. The amorphous vitrified amorphous portion 1a has a relatively smaller density than the substrate portion 2 of the crystallized glass substrate that surrounds the amorphous portion 1a. Compared to the relative increase. As a result, the amorphous portion 1a receives a pressing force from the surrounding substrate portion 2, and the surface thereof is raised in a curved shape to form a convex curved lens surface 1a1. Accordingly, the predetermined region of the base material irradiated with the laser becomes the lens portion 1 having the convex curved lens surface 1a1, and the other region of the base material not irradiated with the laser crystallizes surrounding the lens portion 1. The substrate portion 2 is made of glass. The diameter of the lens portion 1 is substantially equal to the spot diameter of the laser beam to be irradiated, and the lens portion 1 having a desired diameter can be accurately formed by adjusting the spot diameter of the laser beam.

図2に示すマイクロレンズアレイ20は、レンズ部11と基質部12とを備えたマイクロレンズ13が二次元的に複数配列されて構成され、全体として平板状の外観を呈している。レンズ部11は、それぞれ、所定径の円柱状形態をなし、非晶質ガラスからなる非晶質部11aで構成される。非晶質部11aの両表面は、それぞれ、基質部12の表面の位置よりも湾曲状に隆起して、凸曲面状、例えば1つの曲率半径を有する凸球面状のレンズ表面11a1を形成している。基質部12は、結晶化ガラスからなり、レンズ部11の周囲を包囲している。   A microlens array 20 shown in FIG. 2 is configured by two-dimensionally arranging a plurality of microlenses 13 including a lens portion 11 and a substrate portion 12, and has a flat plate-like appearance as a whole. Each of the lens portions 11 has a cylindrical shape with a predetermined diameter, and is composed of an amorphous portion 11a made of amorphous glass. Both surfaces of the amorphous part 11a are raised from the surface of the substrate part 12 in a curved shape to form a convex curved surface, for example, a convex spherical lens surface 11a1 having one radius of curvature. Yes. The substrate portion 12 is made of crystallized glass and surrounds the periphery of the lens portion 11.

このマイクロレンズアレイ20も、図1に示すマイクロレンズアレイ10と同様に、結晶化ガラスからなる基材の複数の所定領域に一方の表面側からレーザを照射することによって製造することができるが、レーザの照射によってレンズ部11の全肉厚部分が溶融して非晶質化され、基板の両面側にそれぞれレンズ表面11a1が形成される点が異なる。   Similarly to the microlens array 10 shown in FIG. 1, the microlens array 20 can be manufactured by irradiating a plurality of predetermined regions of a base material made of crystallized glass with a laser from one surface side. The difference is that the entire thickness portion of the lens portion 11 is melted and amorphized by laser irradiation, and lens surfaces 11a1 are formed on both sides of the substrate.

表1は実施例1〜5を、表2は比較例1、2を示す。実施例1〜3、5のマイクロレンズアレイは図1に示す構成に対応し、実施例4のマイクロレンズアレイは図2に示す構成に対応する。
Table 1 shows Examples 1 to 5, and Table 2 shows Comparative Examples 1 and 2. The microlens arrays of Examples 1 to 3 and 5 correspond to the configuration shown in FIG. 1, and the microlens array of Example 4 corresponds to the configuration shown in FIG.

まず、表1に示す組成となるように調合した原料を白金坩堝中に入れ、1550℃で10時間溶融したガラスをカーボン型枠内に流し出し、室温まで徐冷して原ガラス板を作製した。その後、表1に示す結晶化条件で結晶化させ、β−石英固溶体又はβ−スポジュメン固溶体を析出した結晶化ガラスからなる原板を得た。   First, raw materials prepared so as to have the composition shown in Table 1 were placed in a platinum crucible, and glass melted at 1550 ° C. for 10 hours was poured into a carbon mold and slowly cooled to room temperature to produce an original glass plate. . Then, it crystallized on the crystallization conditions shown in Table 1, and the original plate which consists of crystallized glass which precipitated (beta) -quartz solid solution or (beta) -spodumene solid solution was obtained.

次に、この原板を3×4×0.5tmmの大きさに切断加工して、両面を鏡面研磨することによって基材を作製し、0.2mm間隔で8箇所の基材表面近傍に、パルス幅10ns、周波数1kHzで波長355nmのYAGレーザを出力0.5〜2.5Wで1箇所あたり2秒間照射することによって、図1に示すように、レンズ部1(紫外線レーザが照射された領域)と基質部2(紫外線レーザが照射されなかった領域)とを備えた8個のマイクロレンズ3が二次元的に配列されたマイクロレンズアレイ10を作製した(実施例1〜3、5)。   Next, the base plate is cut into a size of 3 × 4 × 0.5 tmm, and both sides are mirror-polished to prepare a base material. By irradiating a YAG laser with a width of 10 ns, a frequency of 1 kHz, and a wavelength of 355 nm at an output of 0.5 to 2.5 W for 2 seconds per location, as shown in FIG. 1, the lens unit 1 (region irradiated with the ultraviolet laser) And a microlens array 10 in which eight microlenses 3 having a substrate portion 2 (region not irradiated with an ultraviolet laser) were two-dimensionally arranged (Examples 1 to 3 and 5).

また、原板を3×4×0.2tmmの大きさに切断加工して、両面を鏡面研磨することによって基材を作製し、0.2mm間隔で8箇所において、基材の全厚み方向にわたって、パルス幅10ns、周波数1kHzで波長355nmのYAGレーザを出力0.5〜2.5Wで1箇所あたり2秒間照射することによって、図2に示すように、レンズ部11(紫外線レーザが照射された領域)と基質部12(紫外線レーザが照射されなかった領域)とを備えた8個のマイクロレンズ13が二次元的に配列されたマイクロレンズアレイ20を作製した(実施例4)。尚、レンズ部1、11のうち、紫外線レーザが照射され基材が溶融した部分は、非晶質ガラスからなる非晶質部1a、11aとなっていた。また、実施例1〜3、5において、レンズ部1のうち、基材が溶融しなかった部分は基材のままの結晶が析出した結晶質部1bであった。また、この結晶質部1bは、β−石英固溶体を析出しているものの、析出結晶サイズが0.05μm以下であるため、1000〜1650nmの波長域における赤外線の透過率が60%以上であり、光通信用途に十分使用できるものであった。   In addition, the base plate is cut into a size of 3 × 4 × 0.2 tmm, and both sides are mirror-polished to prepare a base material, and at eight locations at intervals of 0.2 mm, over the entire thickness direction of the base material, By irradiating a YAG laser with a pulse width of 10 ns, a frequency of 1 kHz and a wavelength of 355 nm at an output of 0.5 to 2.5 W for 2 seconds per location, as shown in FIG. 2, the lens unit 11 (region irradiated with the ultraviolet laser) And a microlens array 20 in which eight microlenses 13 having a substrate portion 12 (region not irradiated with an ultraviolet laser) are two-dimensionally arranged (Example 4). Of the lens portions 1 and 11, the portions where the ultraviolet laser was irradiated and the base material was melted were amorphous portions 1a and 11a made of amorphous glass. Moreover, in Examples 1-3, the part in which the base material did not melt | dissolve among the lens parts 1 was the crystalline part 1b in which the crystal | crystallization as a base material precipitated. Moreover, although this crystalline part 1b has precipitated β-quartz solid solution, since the precipitated crystal size is 0.05 μm or less, the infrared transmittance in the wavelength region of 1000 to 1650 nm is 60% or more, It could be used sufficiently for optical communication applications.

比較例1では、原板として、1GPa、1200℃でHIP処理して密度を4%上昇させた高密度化シリカガラスを用い、波長10.6μmの炭酸ガスレーザを出力0.5Wで120秒間照射した点以外は、実施例1と同様にしてマイクロレンズアレイを作製した。   In Comparative Example 1, a high-density silica glass whose density was increased by 4% by HIP treatment at 1 GPa and 1200 ° C. was used as an original plate, and a carbon dioxide gas laser having a wavelength of 10.6 μm was irradiated at an output of 0.5 W for 120 seconds. A microlens array was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

比較例2では、表2の組成になるように調合した原料を白金坩堝中に入れ、1450℃で4時間溶融したガラスをカーボン型枠内に流し出し、室温まで徐冷して、原板を作製した。次に、この原板を3×4×0.5tmmの大きさに切断加工して、両面を鏡面研磨することによって基材を作製し、レンズ部に相当する大きさのCr膜を形成したシリカガラス板によって、基材の表面のレンズ部に相当する領域をマスクし、1000Wの水銀−キセノンランプを用いて紫外線を100秒間照射した。その後、基材を540℃で1時間、580℃で1時間熱処理し、基材の紫外線を照射した部分にLi2O・SiO2結晶を析出させて、基材の両面側に凸曲面状のレンズ表面を有する8個のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイを作製した。 In Comparative Example 2, the raw materials prepared so as to have the composition shown in Table 2 were placed in a platinum crucible, and glass melted at 1450 ° C. for 4 hours was poured into a carbon mold and slowly cooled to room temperature to produce an original plate. did. Next, this original plate is cut into a size of 3 × 4 × 0.5 tmm, and both sides are mirror-polished to produce a base material, and a silica glass having a size corresponding to the lens portion is formed on the silica glass The area corresponding to the lens portion on the surface of the base material was masked with a plate, and ultraviolet rays were irradiated for 100 seconds using a 1000 W mercury-xenon lamp. Thereafter, the substrate was heat-treated at 540 ° C. for 1 hour and at 580 ° C. for 1 hour, Li 2 O · SiO 2 crystals were deposited on the irradiated portion of the substrate, and convex curved surfaces were formed on both sides of the substrate. A microlens array having 8 microlenses having lens surfaces was produced.

尚、実施例1〜5及び比較例1、2において、レンズ部の直径はレンズ表面の曲率半径に略等しく、50〜300μmであった。また、表1、表2の「レンズ形状」の欄において、「凸平」の表示は図1に示すような片面側にのみレンズ表面を有するレンズ形状であることを表し、「両凸」は図2に示すような両面側にレンズ表面を有するレンズ形状であることを表している。   In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, the diameter of the lens portion was approximately equal to the radius of curvature of the lens surface, and was 50 to 300 μm. Also, in the “lens shape” column in Tables 1 and 2, “convex flat” indicates that the lens has a lens surface only on one side as shown in FIG. This represents a lens shape having lens surfaces on both sides as shown in FIG.

析出結晶相は、X線回折装置を用いて同定した。   The precipitated crystal phase was identified using an X-ray diffractometer.

非晶質部の熱膨張係数は、実施例1〜5では原ガラス板の熱膨張係数で、比較例1、2では原板の熱膨張係数で評価した。また、基質部の熱膨張係数は、実施例1〜5と比較例1では原板の熱膨張係数で、比較例2では原板の熱処理後の熱膨張係数で評価した。これらの熱膨張係数は、ディラトメータ(マックサイエンス社製TD−5000S)を用いて、−40〜80℃の温度範囲で測定した。   The thermal expansion coefficient of the amorphous part was evaluated by the thermal expansion coefficient of the original glass plate in Examples 1 to 5, and by the thermal expansion coefficient of the original plate in Comparative Examples 1 and 2. Moreover, the thermal expansion coefficient of the substrate portion was evaluated by the thermal expansion coefficient of the original plate in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, and by the thermal expansion coefficient after heat treatment of the original plate in Comparative Example 2. These thermal expansion coefficients were measured in a temperature range of −40 to 80 ° C. using a dilatometer (TD-5000S manufactured by Mac Science).

レンズ部の曲率半径は、レーザ顕微鏡を用いて測定した。   The radius of curvature of the lens part was measured using a laser microscope.

レンズ部の屈折率及び屈折率の温度依存性(dn/dT)は、−40〜80℃の温度範囲において、オプティプローブ法により屈折率を測定することによって求めた。   The refractive index of the lens part and the temperature dependence of the refractive index (dn / dT) were determined by measuring the refractive index by the optical probe method in the temperature range of −40 to 80 ° C.

温度に対する焦点距離変化率(df/dT)は以下のようにして算出した。   The focal length change rate (df / dT) with respect to temperature was calculated as follows.

焦点距離fは数式1にて表され、数式1を温度Tで微分することより数式2に示す温度に対する焦点距離変化率(df/dT)が導出される。
f=(r1・r2)/{(r2−r1)・(n−1)}・・・数式1
df/dT=f・〔α−{1/(n−1)・dn/dT}〕・・・数式2
The focal length f is expressed by Equation 1, and the focal length change rate (df / dT) with respect to the temperature shown in Equation 2 is derived by differentiating Equation 1 with temperature T.
f = (r 1 · r 2 ) / {(r 2 −r 1 ) · (n−1)} Equation 1
df / dT = f · [α− {1 / (n−1) · dn / dT}] Equation 2

ここで、r1、r2はレンズ部のレンズ表面の曲率半径(μm)、αは熱膨張係数(×10-7/℃)、nは波長1550nmにおける室温での屈折率、dn/dTは温度に対する屈折率変化率(×10-6/℃)である。尚、レンズ形状が凸平の場合は、r2が∞となる。 Here, r 1 and r 2 are curvature radii (μm) of the lens surface of the lens portion, α is a thermal expansion coefficient (× 10 −7 / ° C.), n is a refractive index at room temperature at a wavelength of 1550 nm, and dn / dT is The refractive index change rate with respect to temperature (× 10 −6 / ° C.). When the lens shape is convex, r 2 is ∞.

温度変化に伴う焦点距離の変化及び軸ずれは、温度変化に対する挿入損失によって評価し、その挿入損失は、レーザダイオード(LD)より出射した1.55μmの赤外光をマイクロレンズを通してシングルモード光ファイバに入射し、パワーメータを用いて、−5℃、25℃及び65℃における光損失量(dB)を8個のマイクロレンズについて測定し、それら全ての光損失量の平均値とした。   The change in focal length and the axis deviation due to the temperature change are evaluated by the insertion loss with respect to the temperature change. The light loss (dB) at −5 ° C., 25 ° C., and 65 ° C. was measured for eight microlenses using a power meter, and the average value of all the light losses was measured.

実施例1〜5は、HIP処理や、マスキング材を必要とすることなくマイクロレンズアレイを作製でき、さらに温度変化に対する挿入損失が小さかった。一方、比較例1は、原板を作製するためにHIP処理しなければならず、さらに温度に対する焦点距離変化率(df/dT)が大きいため、温度変化に対する挿入損失が大きかった。また、比較例2は、マスキング材を用意しなければならず、さらに、温度に対する焦点距離変化率(df/dT)が小さいものの、温度変化に対する挿入損失が大きかった。これは、基質部の熱膨張係数が大きいために、マイクロレンズアレイの温度に対する軸ずれが大きくなったことに起因しているものと推察される。   In Examples 1 to 5, a microlens array could be produced without requiring HIP processing or a masking material, and the insertion loss with respect to temperature change was small. On the other hand, Comparative Example 1 had to be subjected to HIP processing in order to produce an original plate, and furthermore, since the focal length change rate (df / dT) with respect to temperature was large, insertion loss with respect to temperature change was large. In Comparative Example 2, a masking material had to be prepared. Further, although the focal length change rate (df / dT) with respect to the temperature was small, the insertion loss with respect to the temperature change was large. This is presumed to be due to the fact that the axis deviation with respect to the temperature of the microlens array has increased due to the large thermal expansion coefficient of the substrate portion.

本発明のマイクロレンズ及びマイクロレンズアレイは、光スイッチ、合波分波器等等の光通信デバイスに好適であり、特に厳密な焦点距離の精度や高い化学的耐久性が要求されるDWDM及び並列光通信に好適である。   The microlens and microlens array of the present invention are suitable for optical communication devices such as optical switches and multiplexers / demultiplexers, and in particular DWDM and parallel that require strict focal length accuracy and high chemical durability. Suitable for optical communication.

実施の形態に係るマイクロレンズアレイを概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the microlens array which concerns on embodiment. 他の実施の形態に係るマイクロレンズアレイを概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the microlens array which concerns on other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11 レンズ部
1a、11a 非晶質部
1a1、11a1 レンズ表面
12 基質部
13 マイクロレンズ
10、20 マイクロレンズアレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Lens part 1a, 11a Amorphous part 1a1, 11a1 Lens surface 12 Substrate part 13 Micro lens 10, 20 Micro lens array

Claims (19)

凸状のレンズ表面を有するレンズ部と、該レンズ部の周囲を包囲する結晶化ガラスからなる基質部とを備え、前記レンズ部は、前記基質部を構成する結晶化ガラス基質がレーザの照射によって非晶質ガラス化した非晶質部を含んでいるマイクロレンズ。 A lens unit having a convex lens surface; and a substrate unit made of crystallized glass surrounding the periphery of the lens unit, wherein the crystallized glass substrate constituting the substrate unit is irradiated by laser irradiation. A microlens including an amorphous vitrified amorphous part. 前記レンズ部の非晶質部が、−40〜80℃の温度範囲において、30〜130×10-7/℃の熱膨張係数を有する請求項1に記載のマイクロレンズ。 2. The microlens according to claim 1, wherein the amorphous part of the lens part has a thermal expansion coefficient of 30 to 130 × 10 −7 / ° C. in a temperature range of −40 to 80 ° C. 3. 前記基質部が、−40〜80℃の温度範囲において、−30〜+20×10-7/℃の熱膨張係数を有する請求項1に記載のマイクロレンズ。 The microlens according to claim 1, wherein the substrate portion has a thermal expansion coefficient of −30 to + 20 × 10 −7 / ° C. in a temperature range of −40 to 80 ° C. 前記レンズ部の非晶質部がLi2O−Al23−SiO2系非晶質ガラスからなり、前記基質部がLi2O−Al23−SiO2系結晶化ガラスからなる請求項1〜3のいずれかに記載のマイクロレンズ。 The amorphous part of the lens part is made of Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 based amorphous glass, and the substrate part is made of Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 based crystallized glass. Item 4. The microlens according to any one of Items 1 to 3. 前記基質部がβ−石英固溶体及び/又はβ−スポジュメン固溶体を主結晶相として析出してなるLi2O−Al23−SiO2系結晶化ガラスからなる請求項1〜4のいずれかに記載のマイクロレンズ。 To claim 1, wherein the substrate portion is made of a β- quartz solid solution and / or β- and spodumene solid solution comprising precipitated as a main crystal phase Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 based crystallized glass The microlens described. 前記レンズ部及び前記基質部が質量%で、SiO2 55〜75%、
Al23 14〜35%、Li2O 2〜8%、TiO2+ZrO2 0.7〜8%を含有する請求項1〜5のいずれかに記載のマイクロレンズ。
The lens part and the substrate part are in mass%, SiO 2 55 to 75%,
The microlens according to claim 1, comprising Al 2 O 3 14 to 35%, Li 2 O 2 to 8%, TiO 2 + ZrO 2 0.7 to 8%.
前記レンズ部及び前記基質部が質量%で、SiO2 55〜75%、
Al23 14〜35%、Li2O 2〜8%、TiO2+ZrO2 0.7〜5%、
MgO 0〜4%、ZnO 0〜4%、TiO2 0〜4%、ZrO2 0〜4%、
SnO2 0〜4%、P25 0〜4%、Na2O 0〜7%、K2O 0〜7%、BaO 0〜7%を含有する請求項1〜6のいずれかに記載のマイクロレンズ。
The lens part and the substrate part are in mass%, SiO 2 55 to 75%,
Al 2 O 3 14-35%, Li 2 O 2-8%, TiO 2 + ZrO 2 0.7-5%,
0~4% MgO, 0~4% ZnO, TiO 2 0~4%, ZrO 2 0~4%,
It contains SnO 2 0-4%, P 2 O 5 0-4%, Na 2 O 0-7%, K 2 O 0-7%, BaO 0-7%. Micro lens.
前記レーザの出力が0.5〜5Wである請求項1〜7のいずれかに記載のマイクロレンズ。 The microlens according to claim 1, wherein the laser output is 0.5 to 5 W. 凸状のレンズ表面を有するレンズ部と、該レンズ部の周囲を包囲する結晶化ガラスからなる基質部とを備えたマイクロレンズを製造する方法であって、結晶化ガラスからなる基材の所定領域にレーザを照射し、該レーザの照射により前記基材の所定領域の結晶化ガラス基質を非晶質ガラス化して非晶質部を生成させて、該非晶質部を含む前記レンズ部を形成するマイクロレンズの製造方法。 A method for manufacturing a microlens comprising a lens portion having a convex lens surface and a substrate portion made of crystallized glass surrounding the lens portion, and a predetermined region of a base material made of crystallized glass The lens is irradiated with the laser, and the crystallized glass substrate in the predetermined region of the base material is amorphous vitrified by the laser irradiation to form an amorphous part, and the lens part including the amorphous part is formed. Manufacturing method of a micro lens. 前記基材が、−40〜80℃の温度範囲において、−30〜+20×10-7/℃の熱膨張係数を有し、β−石英固溶体及び/又はβ−スポジュメン固溶体を主結晶相として析出してなるLi2O−Al23−SiO2系結晶化ガラスからなる請求項9に記載のマイクロレンズの製造方法。 The base material has a thermal expansion coefficient of −30 to + 20 × 10 −7 / ° C. in a temperature range of −40 to 80 ° C., and is precipitated with β-quartz solid solution and / or β-spodumene solid solution as a main crystal phase. method for producing a micro lens according to Li 2 O-Al 2 O 3 according to claim 9 consisting of -SiO 2 based crystallized glass is formed by. 前記基材が、質量%で、SiO2 55〜75%、Al23 14〜35%、Li2O 2〜8%、TiO2+ZrO2 0.7〜8%を含有してなる請求項9又は10に記載のマイクロレンズの製造方法。 The base material contains, by mass%, SiO 2 55 to 75%, Al 2 O 3 14 to 35%, Li 2 O 2 to 8%, TiO 2 + ZrO 2 0.7 to 8%. A method for producing a microlens according to 9 or 10. 前記基材が、質量%で、SiO2 55〜75%、Al23 14〜35%、Li2O 2〜8%、TiO2+ZrO2 0.7〜5%、MgO 0〜4%、ZnO 0〜4%、TiO2 0〜4%、ZrO2 0〜4%、SnO2 0〜4%、
25 0〜4%、Na2O 0〜7%、K2O 0〜7%、BaO 0〜7%を含有してなる請求項9〜11のいずれかに記載のマイクロレンズの製造方法。
The base material is SiO 2 55-75%, Al 2 O 3 14-35%, Li 2 O 2-8%, TiO 2 + ZrO 2 0.7-5%, MgO 0-4% by mass%. ZnO 0-4%, TiO 2 0-4%, ZrO 2 0-4%, SnO 2 0-4%,
P 2 O 5 0~4%, the manufacture of micro-lenses according to any one of Na 2 O 0~7%, K 2 O 0~7%, claim 9-11 comprising a 0 to 7% BaO Method.
前記レーザの出力が0.5〜5Wである請求項9〜12のいずれかに記載のマイクロレンズの製造方法。 The method of manufacturing a microlens according to any one of claims 9 to 12, wherein an output of the laser is 0.5 to 5W. 請求項1〜8のいずれかに記載のマイクロレンズが二次元的に複数配列されたマイクロレンズアレイ。 A microlens array in which a plurality of the microlenses according to claim 1 are two-dimensionally arranged. 凸状のレンズ表面を有するレンズ部と、該レンズ部の周囲を包囲する結晶化ガラスからなる基質部とを備えたマイクロレンズが二次元的に複数配列されたマイクロレンズアレイを製造する方法であって、結晶化ガラスからなる基材の複数の所定領域にレーザを照射し、該レーザの照射により前記基材の各所定領域の結晶化ガラス基質を非晶質ガラス化して非晶質部を生成させて、該非晶質部を含む前記レンズ部を形成するマイクロレンズの製造方法。 This is a method for manufacturing a microlens array in which a plurality of microlenses having a lens portion having a convex lens surface and a substrate portion made of crystallized glass surrounding the lens portion are two-dimensionally arranged. Then, a plurality of predetermined regions of the base material made of crystallized glass are irradiated with a laser, and the crystallized glass substrate of each predetermined region of the base material is converted into amorphous vitreous by the laser irradiation to generate an amorphous part. A method of manufacturing a microlens for forming the lens portion including the amorphous portion. 前記基材が、−40〜80℃の温度範囲において、−30〜+20×10-7/℃の熱膨張係数を有し、β−石英固溶体及び/又はβ−スポジュメン固溶体を主結晶相として析出してなるLi2O−Al23−SiO2系結晶化ガラスからなる請求項15に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。 The base material has a thermal expansion coefficient of −30 to + 20 × 10 −7 / ° C. in a temperature range of −40 to 80 ° C., and is precipitated with β-quartz solid solution and / or β-spodumene solid solution as a main crystal phase. The method for producing a microlens array according to claim 15, comprising Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 based crystallized glass. 前記基材が、質量%で、SiO2 55〜75%、Al23 14〜35%、Li2O 2〜8%、TiO2+ZrO2 0.7〜8%を含有してなる請求項15又は16に記載のマイクロレンズアレイの製造方法。 The base material contains, by mass%, SiO 2 55 to 75%, Al 2 O 3 14 to 35%, Li 2 O 2 to 8%, TiO 2 + ZrO 2 0.7 to 8%. The manufacturing method of the micro lens array of 15 or 16. 前記基材が、質量%で、SiO2 55〜75%、Al23 14〜35%、Li2O 2〜8%、TiO2+ZrO2 0.7〜5%、MgO 0〜4%、ZnO 0〜4%、TiO2 0〜4%、ZrO2 0〜4%、SnO2 0〜4%、
25 0〜4%、Na2O 0〜7%、K2O 0〜7%、BaO 0〜7%を含有してなる請求項15〜17のいずれかに記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
The base material is SiO 2 55-75%, Al 2 O 3 14-35%, Li 2 O 2-8%, TiO 2 + ZrO 2 0.7-5%, MgO 0-4% by mass%. ZnO 0-4%, TiO 2 0-4%, ZrO 2 0-4%, SnO 2 0-4%,
P 2 O 5 0~4%, Na 2 O 0~7%, K 2 O 0~7%, the microlens array according to any one of claims 15 to 17 comprising a 0 to 7% BaO Production method.
前記レーザの出力が0.5〜5Wである請求項15〜18のいずれかに記載のマイクロレンズアレイの製造方法。 The method of manufacturing a microlens array according to any one of claims 15 to 18, wherein the output of the laser is 0.5 to 5W.
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