JPS6195912A - マイクロレンズ成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、マイクロレンズの成形法に関するものであシ
、近年光集ｉ回路の進歩に伴い、この種のマイクロレン
ズは例えば光ファイバと光ファイバとの間、あるいは半
導体レーザーと云った発光源と光ファイバとの間におけ
るファイバへ通信用システムの光結合、あるいは光ドッ
トによる画像形成の手段としてマイクロレンズが多用さ
れている。特に光ファイバはその直径がＱ、１１１１〜
０．２朋と極めて小さい為に直径が数闘以下のマイクロ
レンズで光結合を行なうのが結合性能（効率）の点から
望ましい。

従来例の構成とその問題点 従来は上述した様なマイクロレンズを製作するに当り、 （１）　　ガラス材料の研磨による方法（２）所定のレ
ンズ面を有する金型で押圧成形する方法 （３）　　プラスチック材の押し出し成形法（４）　　
プラスチック材の射出成形法等により行なって来た。

しかしながら１の方法、すなわちガラス材料の研磨は熟
練者によることを要し、又技術的にも著しく困難な作業
であり、量産化、コスト低減もあまり望まれない。又２
の方法ではレンズ面形状を有する金型の作成が難しい等
の欠点を有している。

一方３，４のプラスチック材による場合は再現性よく、
量産に適した方法で、かつ、コスト低減をしうるが、レ
ンズ表面に傷がつき易いといったプラスチック本来の欠
点がある。

第７図は従来例２のレンズ成形法を示す要部断面図で、
平面と凸面のレンズを得よう、とする場合の一例として
説明する。円柱状の金属部材からなる上パンチ１の一方
の端面にパンチ軸と直交した形で所定のレンズ面形状３
の平面を形成し下パンチ２のレンズ面形状４は所望する
レンズ形状（凸面）と反対の面すなわち凹面を形成する
。さらに下パンチ２のレンズ面形状４の上に図示する様
な球状のレンズ材料６を配置するとともに、前記上パン
チ１．下バンチ２．レンズ材料６の全体を所定温度に加
熱させ上パンチ１を介して所定圧力Ｐを加えた状態でレ
ンズ材料６を冷却固化させることにより第８図に示す如
くレンズ面３′は平面、レンズ面４′は凸面をそれぞれ
有する所望の成形レンズ７が得られる。しかしレンズの
外径が小さくなるにつれて（直径が２ｕ以下）特に下パ
ンチ２のような凹面のレンズ面形状４を精度よく加工す
ることは技術的に著しく困難であり製作費も高価になる
。

発明の目的 本発明は上述した種々の欠点を克服するために案出した
ものであり熟練者によらなくとも、容易にかつ安価にマ
イクロレンズを製作することの出来る方法を提案するも
のである。

発明の構成 本発明のマイクロレンズ成形方法は押圧成形する一対の
成形型のうち少なくとも一方の押圧面に貫通孔を設け、
該貫通孔を有する型上にレンズ材料を配置し、前記レン
ズ材料が所定温度に加熱軟形 化された状態で前記もう一方のｔｍを介して前記レンズ
材料を押圧成形することにより、前記レンズ材料の一部
が、前記成形型に設けた貫通孔内部に押し出された後、
冷却、固化させることによって、前記貫通孔内に押し出
されたレンズ材料の表面形状が所望のレンズ面形状を有
してなることを特徴とするマイクロレンズの成形法であ
る。

以下実施例として示した図面と共に説明する。。

実施例の説明 （第１の実施例） 第１図および第２図は本発明の第１の実施例におけるレ
ンズ成形時の要部断面図を示すもので、円柱状の金属部
材からなる上パンチ１はその一方の端面にパンチ軸と直
交した形で精度よく所定のレンズ面形状３を形成する。

本実施例では平面と凸面のレンズを得るため上パンチ１
のレンズ面形状３は平面でかつ鏡面に加工し、レンズ材
料との離形性を良くするため白金系の金属がスパッタ法
によって成膜されている。

一方、下バンチ２はパンチ中心軸上に貫通孔６を１ケ所
設けている。この貫通孔６の直径は得ようとするレンズ
外径と同一径に精度良く加工されていて、下パンチ２も
上パンチ１と同様に貫通孔４の内側面と平面部には白金
系金属がスパッタ法により成膜されている。平板状から
なる透明なレンズ材料５を下パンチ２の貫通孔θ上に配
置して後、第２図に示す如く、成形ブロック全体を、す
なわち上パンチ１．下バンチ２およびこれら上下パンチ
間に配置したレンズ材料５の全体をレンズ材料が軟化変
形可能な所定温度に加熱する。次に上パンチ１のレンズ
面形状３を介して所定の圧力Ｐを加え、所定のレンズ面
形状を軟化したレンズ材料６に転写させる。この場合上
パンチ１のレンズ面形状３は平面状に転写されるが下バ
ンチ２側は軟化したレンズ材料５の一部が貫通孔６の径
方向に規制を受けながら前記貫通孔６の内部に押し出さ
れて第２図に示す凸面状のレンズ面４′を有することに
なる。その後レンズ材料５を冷却固化させてレンズの成
形工程を終える。

すなわち貫通孔６の働きは従来例の下パンチにレンズ面
形状を形成し、レンズ材料に前記レンズ面形状を転写さ
せたのに対して、本実施例は軟化させたレンズ材料に上
パンチを介して圧力Ｐを加え貫通孔６の直径で押し出さ
れるレンズ材料６を規制させながら、貫通孔６内部で、
レンズ材料６の自由面（金型と接していない面）が凸面
状になることを利用したものである。本実施例の場合、
レンズ材料６として板厚１　ａｌｌのＳＦ系鉛ガラメを
用いて貫通孔６の直径１．０１ｎ１１押圧温度６９０°
Ｃ１圧力２ｏＫｙｆを加えて６分間押圧成形を行ない第
３図に示す成形レンズ７を得た。成形レンズ７において
特にレンズ面形状４′は成形温度、押圧力、押圧時間さ
らにレンズ材料の所定温度における粘性、厚み、変形量
さ水らに、貫通孔６の精度によって決定される。

上述の様にして得られた成形レンズアのレンズ面３／　
、　４／の形状精度をザイゴ干渉計で測定したと１　　
　　ころλ〜２λ（Ｈｅ−Ｎａレーザー）程度で曲率半
径は約０．６８１１を有しており単レンズとして充分使
用することが可能である。例えば成形レンズ７を使用し
て第４図の如く半導体レーザ、の発光源８からの光を光
ファイバ９に入射し、その光結合効率を測定したところ
従来の研磨法によるレンズとほぼ同程度であった。

（第２の実施例） 第１の実施例では成形型に貫通孔を１ケ所設けただけで
あるが、第６図に示す実施例では複数個の貫通孔を二列
に所定ピッチ間隔に整列させた状態の成形型（図示せず
）や、矩形状の貫通長孔を配設した成形型（図示せず）
などを用いた例を示す。いづれの場合も、第１の実施例
とほぼ同じ条件下で押圧成形したところ、第６図に示す
複レンズ１２および第６図に示すシリンドリカルレンズ
１３を得ることが出来、それぞれ複数個のレンズ面１０
．シリンドリカル面１１を有している。この様にして得
たレンズは光ドットによる画像形成の手段（例えば複写
機）として用いることができる。上述の実施例で説明し
たごとく成形型面に貫通穴を配設することにより、成形
型の面形状をしなお、上記実施例における貫通穴は任意
の形状及び配置とすることができるうえ、両側の成形型
面にそれぞれ配設してもよい。また貫通穴は底つきの孔
でもさしつかえない。さらにレンズ材料としてガラスを
選んだが、透明な樹脂材料、例えばアクリル、ポリカー
ボネイトでも成形温度を最適に選ぶことにより成形可能
なことはもちろんである。

発明の効果 以上述べた様に本発明は容易にかつ安価にマイクロレン
ズを成形することが出来、ガラス材料。

プラスチック材料を問わず最適条件を一定に保持するこ
とにより安定したマイクロレンズを製作することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明にょる一実施例を示す要部
断面図、第３図は本発明の一実施例によって得られた成
形レンズを示す図、第４図は本発明の一実施例によって
得られた成形レンズの用途例を示す図、第６図および第
６図は本発明の他の実施例によって得られた成形レンズ
の斜視図、第７図および第８図は従来例を示す要部断面
図である。 １・・・・・・上ハンチ、２・・・・・・下パンチ、３
，４・・・・・・レンズ面形状、３’、４’、１０．１
１・・・・・・レンズ面、６・・・・・・レンズ材料、
ｅ・・・・・・貫通孔、７，１２゜１３・・・・・・成
形レンズ、８・・・・・・発光源、９・・・・・・ファ
イバー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方のレンズ材料押圧面に貫通孔を有
   してなる一対の成形型上にレンズ材料を配置し、前記レ
   ンズ材料を成形可能な所定温度に加熱した状態で、前記
   成形型を介して前記レンズ材料を押圧成形することによ
   り、前記貫通孔内に前記レンズ材料を押し出した後、冷
   却固化させることによって前記レンズ材料の表面形状が
   所望のレンズ面形状を有してなることを特徴とするマイ
   クロレンズ成形法。
2. （２）貫通孔を複数個配置した成形型とし複数個のマイ
   クロレンズを得る特許請求の範囲第１項記載のマイクロ
   レンズ成形法。
3. （３）貫通孔を長孔とした成形型とし、シリンドリカル
   面状のマイクロレンズを得る特許請求の範囲第１項記載
   のマイクロレンズ成形法。