JPH0263207B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光フアイバなどの光学素子に好適な
微小光用ロツドレンズに関し、特に波長分波器や
光交換器等に適用可能な同心２層先球ロツドレン
ズを提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、光フアイバなどの光学素子に好適な
微小光用ロツドレンズにおいて、そのロツドレン
ズの先球部をその境界面が同心となる２層媒質で
形成することにより、光フアイバなどの光学素子
との密着・一体性を保ちながら簡単な構成で球面
収差とコマ収差の補正ができ、さらに２層媒質の
選択によつて色収差補正ができるようにしたもの
である。

〔従来の技術〕

近年、光フアイバを用いた光通信が実用期を迎
え、大量の情報を長距離にわたつて送れるように
光フアイバは低損失、単一モード化され、その一
通信方式には波長多重方式が検討されており、大
規模なネツトワークの構成が予想されている。ま
た、これらの進展にともない、光フアイバ送受端
や中継部あるいは交換部に用いて結合損失の少な
い、かつ要求された機能に合致した微小レンズが
要請されている。

従来、この種の微小レンズとしては球レンズ、
先球ロツドレンズ、屈折率分布ロツドレンズがす
でに実用になつている（例えば、A.Nicia，
App.Opt.20.P.3136，1981）。

また均質２層球レンズ（例えばG.Toraldo
di Francia，J.Appl.phys.322051（1961），A.F.
Eckel，U.S.Patent，2273847（Feb.24，1942），
J.A.Waidelich，JR.U.S.Patent 3166623
（Jan.19.1965）、 不均質球レンズ（例えば、G.Toraldo di
Francia，J.Opt.Soc.Am.47566（1957）、S.P.
Mofgan，J.Appl.Phys.291358（1958），K.
Kikuchi et al.U.S.Patent 4422733
（Dec.27.1983））、 不均質球レンズが埋め込まれた先球ロツドレン
ズ（K.Kikuchi et al.Appl.Opt.212734（1982））
が提案されているが、その使用目的や機能の点か
ら本発明と関係あるのは主として均質レンズであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の球レンズや２層球レンズ
では光フイバをレンズの表面に密着させるように
焦点をもつてくるためには、前者の球レンズでは
屈折率２のもの、後者の２層球レンズでは外殻の
屈折率3.4，内芯の屈折率2.7（上記文献）程度
が必要になり、これらの屈折率を有する材質を可
視光でのガラフ材で見い出すのは実際上困難であ
る。

また、仮に、先球ロツドレンズのロツド端面の
中心軸上の一点から発した光が外部反射鏡で反射
され再び先球ロツドレンズを通して同一点に戻る
と考えると、収差円半径δは、上記参考文献
Ａ，Nicia App.Opt.20，P3136，1981にも記載さ
れている通り、 δ＝NA³R／｛n²（ｎ−１）³｝ …(1) で与えられる。ここでNAは光源となる光フアイ
バ開口数、Ｒは先球部曲率半径、ｎはレンズ屈折
率である。一例として、NA＝0.1，Ｒ＝2.5mm
ｎ＝1.5とすると、δ＝9μmになる。

光源と像点が光軸上にある場合には対称光学系
なので、最小錯乱円半径はさらに小さくなり、光
フアイバのコア半径を5μmとすると、そのコア半
径内へ収まるであろう。

しかし、現実には波長分派器などでは光源や像
点が光軸上をはずれている非対称光学系であるの
で、上述の開口数NAの代わりに±（像高）／ｆ
をNAの値に加算して、非対称な収差を評価しな
ければならない。ここで、ｆ（＝Ｒ／（ｎ−１））
は焦点距離である。上述の数値Ｒ＝2.5mm，ｎ＝
1.5と像高0.625mmを仮定して代入すると、ｆ＝５
mm，0.625／５＝0.13となるから、NAの変化分は
0.13であり、NA＝0.23に対して上記(1)式を計算
してみると、δ＝110μmとなる。この値はコア半
径（5μm）を大幅にはみ出すだけでなく、隣接フ
アイバへの漏れとなることを示している。

そこで、本発明の目的は、上述の欠点を除去
し、焦点距離に対する球面収差とコマ収差が小さ
く、光フアイバなどの光学素子との密着や一体化
の容易な微小光用ロツドレンズを提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、先球ロツドレンズと光フアイバなど
の他素子との一体性を保ちながら、収差の改善を
はかるため、その先球部をその境界面が同心とな
る２層媒質で構成したことを特徴とするものであ
る。すなわち、本発明はロツド端面に集光点また
は発光点が位置する先球ロツドレンズに於て、該
レンズの先球部を第１層と第２層からなる２層に
形成し、かつ前記先球部の周囲媒質（屈折率N₁）
と前記第１層（屈折率N₁′≡N₂）、および該第１
層と前記第２層（屈折率NN₂′≡N₃）の境界面
（各々第１，２面と呼ぶ）を互いに同心球面（曲
率半径R₁，R₂）に形成し、前記屈折率の大小関
係をN₁′＞N₂′＞N₁とし、前記曲率半径の比R₂／
R₁を３次球面収差を０にする値の近くに選択す
ることを特徴とする。

〔作用〕

本発明では、前記第１面の凸レンズと第２面の
凹レンズの効果を組み合せによつて、全体として
は凸レンズを保ちながら球面収差が補償されてい
る。また、同心球面を用いることからコマ収差も
同時に補正されている。

しかし、上述の構成だけでは像面彎曲は残るの
で先球の反対側のロツド端面は、低い像高では平
面でよいが、高い像高まで使う場合は湾曲に沿つ
た球面にするのがよい。また、光通信の波長多重
方式に適応するように、色収差を補正すること
が、２つの層の材質の組み合せによつて可能とな
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

Ａ 基本的構成 第１図は本発明の同心２層先球ロツドレンズの
構成例を示す。ここで、１０はロツド端面に集光
点（または発光点）P₂′が位置する同心２層先球
ロツドレンズ、１１はそのレンズの第１層（屈折
率N₁′≡N₂）、１２はそのレンズの第２層（屈折
率N₂′≡N₃）である。ロツドレンズ１０の先球部
１３を第１層１１と第２層１２からなる２層に形
成し、その周囲媒質１４（屈折率N₁）と第１層
１１、及び第１層１１と第２層との境界面を互い
に点Ｃを曲率中心とする同心球面（曲率半径R₁，
R₂）に形成し、その曲率半径の比R₂／R₁を次式
(2)が成立する範囲に選択する。

γR₂／R₁＜1.1γ …(2) γは次式(3)を満足するR₂／R₁の値である。

ψ₁／n₁′＋ψ₂／n₁′n₂′（R₁／R₂）²−N₁ ²R₁ ²ψ_Tψ
₁ψ₂−R₁ ²ψ_T／n₂′_{1 2}′＝０…(3) ここで、n₁′＝N₁′／N₁， n₂′＝N₂′／N₁， ψ〓＝N〓′−N〓／N〓N〓′R〓（ν＝１，２）， ψ_T＝ψ₁＋ψ₂ …(4) ₁，₂は同心点Ｃから周囲媒質を進む光線と
光軸の交わる点、および第２層中を進む光線と光
軸の交わる点までの距離である。

Ｂ 原理 次に、第１図の本発明レンズの収差補正の作用
原理について、第２図の先球ロツドレンズを参照
して説明する。

まず、任意の球面境界面について結像の基本式
は、第２図において屈折率Ｎ（媒質２４），N′（レ
ンズ２０）の境界球面上Ｓ点に光軸から傾角ｕ、
入射角ｉで入射する光線Ｌが傾角u′，屈折角i′で
光軸上P′に交わるとすると、 スネルの正弦則 Nsin ｉ＝N′sin i′…（4.1） 三角形CSP，CSP′に辺と角の三角公式を用いて、 sin ｕ／ｒ＝sin ｉ／′ …（4.2） sin u′／ｒ＝sin i′／′ …（4.3） が成り立つ。ここで、，′は各々球面曲率中
心Ｃ（半径ｒ）から入射光と光軸の交点Ｐ，屈折
光と光軸の交点P′までの距離であり、符号を右側
を正とする。

角度の関係 u′＝θ−i′＝ｉ＋ｕ−i′ …（4.4） を式（4.3）に代入して、 ｒ／′＝sin（ｉ−i′＋ｕ）／sin i₀′ …（4.5） 式（4.5）を展開し、式（4.1），（4.2）を代入し
てｉ以外の角度を消去し、さらに、次の３次収差
の近似、 cos ｉ＝１−0.5sin²i，cos i′＝１−0.5（N²／N′²
）sin²i…（4.6） をすると次式を得る。

１／N′′＝N′−Ｎ／NN′r＋１／Ｎ＋N′−Ｎ／2N
′²r （１−r²／′）sin² ｉ …（4.7） 上式（4.7）は物点Ｐ（第２図では虚）とその像
点P′の関係を示し、右辺第３項が収差Δに関係し
た項である。境界面ν番目に対応して次式(5)とな
る。

１／N〓′〓′＝N〓′−N〓／N〓N〓′r〓＋１／N〓
〓＋Δ〓， Δν＝N〓′−N〓／2N〓¹²r〓（１−r〓²／〓〓′
）sin²i〓…(5) ここで、〓，〓′は球面曲率中心Ｃ（半径ｒ）
から各々入射光、屈折光の延長線の光軸との交点
Ｐ，P′までの距離であり、符号は右側を正とす
る。

なお、上式(5)では第２図で用いた文字にνの添
字を付けてν番目の面を表わす式として書いてい
る。(5)式のΔνは収差に関係した項であり、曲率
中心Ｃから入射線SPに下した垂線長≡h〓と、
曲率半径r〓との比sini〓＝h〓／r〓の２乗に比例して
いる。

今、ν＝１の単球面の場合、すなわち、第２図
のような従来の先球ロツドレンズ２０の場合で
は、(5)式により光源とその像の位置（₁，₁′）
が（r₁N₁′／N₁，r₁N₁／N₁′）のときか、その逆
の場合、また（−r₁，−r₁）のときに３次球面収
差Δ₁をΔ₁＝０にできる。

しかし、通常よく使われる平行入射（１／₁
＝０）や実光源から実像を得る光学系（₁＜０，
₁′＞０）ではΔ₁≠０である。このため、本発明
ではν＝１，２の２球面を用い、個々の収差項は
値をもつていてもその和Δ₁＋Δ₂を０にする収差
補正法を採用している。

即ち、第１図の同心２層先球ロツドレンズ１０
の第１面をν＝１，第２面をν＝２に対応させ
て、周囲媒質１４、第１層１１、第２層１２の屈
折率が各々N₁，N₂≡N₁′，N₃≡N₂′であり、第１
面と第２面の曲率半径r₁，r₂は共に正なのでR₁，
R₂と書き代え、同心であることから、₂＝
₁′である。なお、₁は第１面での物点P₁までの
距離₁′，₁′は第１面による像点P₁′までの距
離₁′，₂は第２面での物点P₂までの距離₂，
および₂′は第２面による像点P₂′までの距離
₂′である。

これらの関係を考慮して、上式(5)でν＝１を第
１面，ν＝２を第２面に対応させ、周囲媒質、第
１，２層の屈折率を各々N₁，N₂≡N₁′，N₃≡
N₂′とし、第１，２面の曲率半径r₁，r₂は共に正
でR₁，R₂とおく。ν＝１の式をν＝２の式に代
入して、 １／N₂′₂′＝₂ 〓 〓⁼¹N〓′−N〓／N〓N〓′R〓＋１／N_{1 1}＋₂ 〓 〓 〓⁼¹N〓′−N〓／2N〓′²R〓（１−R〓²／〓〓′）
sin²i〓 すなわち、次式(6)が得られる。

１／N₂′₂′＝ψ_T＋１／N_{1 1}＋Δ_T …(6) ここで、Δ_T＝Δ₁＋Δ₂，ψ_T＝ψ₁＋ψ₂，ψ〓（ν＝
１，２）は(3)式で用いたものと同じとする。

第１面と第２面への入射角の関係は第１図にお
いてスネルの屈折則と三角公式を用いて、次式(7)
となる。

sin i₂＝（R₁／R₂）（N₁／N₂）sini₁ …(7) 収差補正は、(6)式の右辺第１頁のパワー（ψ_T）
を正にしたまま、第３項の収差項（Δ_T）を０に
すればよい。(6)式に(5)式の近軸式と(7)式を代入し
て、収差項Δ_Tは次式(8)となる。

Δ_T＝１／２［ψ₁／n₁′＋ψ₂／n₁′n₂′（R₁／R₂）₂ −N₁ ²R₁ ²ψ_Tψ₁ψ₂−ψ_TR₁ ²／n₂′_{1 2}′］×sin²i
₁…(8) ここで、(3)式で用いたと同様に、 n₁′＝N′₁／N₁，n₂′＝N₂′／N₁，ψ〓＝N〓′−N〓／
N〓N〓′R〓（ν＝１，２），ψ_T＝ψ₁＋ψ₂ とおいた。なお、この収差項ΔTは収差そのもの
を意味しない。

いま、収差補正（ΔT＝０）の目安をつけるた
め式(8)の主要な第１，２項のみ考えると（第３，
４項は通常１桁小さい値で無視できる）、ψ_T＞０
（全体として凸レンズ）にしてΔ_T＝０にするため
にはψ₁＞０，ψ₂＜０、すなわち第２層（N₂′）が
１層（N₁′）より低屈折率で（N₁′＞N₂′＞N₁）、
第１，２面曲率半径に少なくともR₁＞√₂′R₂の
関係に選ぶことが必要である。

具体的な数値例を示すと、第１図において平行
入射の場合（１／₁＝０）として、n₁′＝N₁′／
N₁＝1.5，（1.6），同じ順にn₂′＝N₂′／N₁＝1.4，
（1.5），とすると(8)式の３次近似計算により各々
R₂／R₁＝0.462，（0.414）でΔ_T＝０になる。その
ときのレンズパワーとその配分ψ_T（＝ψ₁＋ψ₂）
は、R₁＝１に対して各々ψ_T＝0.23（＝0.33−0.1），
ψ_T＝0.275（＝0.375−0.1）となる。すなわち、本
例では第２面の凹レンズ効果により約30％のパワ
ー損失を伴なうが、３次収差Δ_Tを０にできる。

光線追跡によると上記より大きい値R₂／R₁＝
0.5，（0.455）で各々NA0.17，（0.2）の範囲で
収差を｜TSA_nax｜／R₁0.002にできることがわ
かる。それは５次以上の収差を打ち消すよう３次
収差を幾分残した方がよいことを意味する。すな
わち、正確な計算で得られる最適なR₂／R₁の値
は約1.1倍大きくなる。従つて、R₂／R₁を上述の
式(2)が成立する範囲に選択できる。

γR₂／R₁＜1.1γ Ｃ 波長分波器 第３図は、第１図の本発明同心２層先球ロツド
レンズ１０を波長分波器に適用した実施例を示
す。第３図に示すように、入光用光フアイバ１５
Ａからの波長多重光はレンズ１０で平行光にされ
て回折格子１６に入射し、その波長λ₁，λ₂，λ₃…
に応じた方向に反射される。反射された一次回折
光は再びレンズ１０を通り隣り合つた光フアイバ
列１５Ｂに送られる。いま、光フアイバ１５Ａ，
１５Ｂの外径を125μmとし、波長多重数を８とす
ると、少なくとも0.125×（８＋２）＝1.25mmの半
分の像高まで低収差で使えるレンズが必要にな
る。

そこで、レンズ第１層１１をポリスチレン（n_D
＝1.59，アツベ数μ＝31）、またはポリカーボネ
イト（n_D＝1.59，μ＝30）、第２層１２をポリメ
チルメタクリレート（n_D＝1.49，μ＝57）または
アクリル（n_D＝1.49，μ＝57）としたとき、平行
光入射で３次収差Δ_T＝０にするには、(8)式から
R₂／R₁＝0.42とすればよいことが分かる。なお、
光線追跡によると、上述の0.42の値よりわずかに
大きい値R₂／R₁＝0.46で、NA0.2の範囲におい
て（横収差）／R₁0.002できるので、R₂／R₁値
としてはこの値0.46を採用する。パワーψ_T＝
0.271／R₁であり、(6)式の第１項により同心点Ｃ
−像面がP′間距離₂′は₂ ′＝１／（N₂′ψ_T）＝2.48R₁ …(9) となる。

さらに、回折格子１６の格子間隔ｄ、波長多重
の隣接波長差δλ、中心波長λ、光フアイバ外径
Ｄとすると、波長多重波の一回折波が一列に並べ
られた光フアイバに分離できるための条件は次式
(10)となる。

δλ／ｄ₂′Ｄ …(10) 仮に、Ｄ＝125μm、δλ＝0.04μm、ｄ＝2μmと
すると、(10)式から₂′6.25mmとなり、(9)式にこ
の₂′の値を代入すると、第１面の曲率半径R₁
2.5mmが必要になる。いま、R₁＝2.5mmとして光軸
附近で使うときの横収差は、上述の光線追跡の結
果により開口数NA0.2の範囲で、5μmになる。

従つて、光フアイバ１５Ａ，１５Ｂがシングル
モード用（例えばコア径10μmφ，NA0.1）
であれば、そのコア径内にほぼ収差が収まり、レ
ンズ１０の開口数NAが光フアイバ１５Ａの開口
数NAより大きい分（0.2−0.1＝0.1）だけ傾いた
光軸で、すなわち像高6.25×0.10.63（mm）まで
使える。これにより、レンズ１０には約10本の光
フアイバ１５が並べられるので、波長多重数は８
である（第３図において０次回折光の位置が空
く）。

さて、このような分波器用レンズでは、光波長
が広範囲にわたるときには、色消しの必要、すな
わち、波長の違いによる焦点距離の違いを無くさ
なければならない。

この色消し条件は次式（11）で与えられる。す
なわち、(6)式の収差項Δ_Tを省略して、 １／N₂′₂′＝ψ₁＋ψ₂＋１／N_{1 1} ここで、ψ〓′＝N〓′−N〓／N〓N〓′R〓（ν＝１
，２） 平行入射として、₁→∞で書き換えると、 １／N₂′ １／₂′＝N₁′−N₁／N₁N₁′ １／R₁＋N₂′
−N₂／N₂N₂′ １／R₂N₁′／N₁＝n₁′，N₂′／N₁＝n₂′ とおき、N₁＝１（空気）とすると、 １／₂′＝（１−１／n₁′）n₂′／R₁ ＋（n₂′／n₁′−１）１／R₂ 波長を変えたときの変化分は次式となる。

δ（１／₂）＝δn₁′／n₁′ n₂′／R₁＋（１−１／n₁
′）δn₂′／R₁＋δn₂′／n₁′R₂−n₂′δn₁′／n₁′²R
₂ 波長で₂′が変わらない条件はδ（１／₂′）＝
０，このとき、右辺は δn₁′（n₂′／n₁′² １／R₁−n₂′／R₂n₁′²）＋｛
（１−１／n₁′）１／R₁＋１／n₁′R₂′｝δn₂′＝０ である。この式を書き換えて、次式が得られる。

δn₁′／δn₂′＝｛１／Ｒ＋１／n₁′（１／R₂−１／
R₁）｝／［n₂′／n₁′²（１／R₂−１／R₁）］ ＝n₁′／n₂′［１／R₁／｛１／n₁′（１／R₂−１／
R₁）｝＋１］＝n₁′／n₂′｛１＋n₁′／R₁／R₂−１｝ ここで、δn₁′／δn₂′＝D₁／D₂ とすれば次式（11）となる。すなわち、第１層
１１と第２層１２の媒質に着目する光波長帯での
分散係数（dn′ν／dλ；ν＝１，２，λは波長）
D₁，D₂を次式（11）を満足するように選択すれ
ばよい。

D₁／D₂＝n₁′／n₂′［１＋n₁′／（R₁／R₂−１）］…
（11） 次に、本実施例がどの程度上式（11）を満足する
かを調べる。アツベ数μは、一般に次式（12）で
定義される。

μ＝（n_B−１）／（n_A−n_C） …（12） ここで、n_A，n_B，n_Cは用いる波長帯の内の波長
の低、中、高の順での屈折率とする。第１層１１
と第２層１２のアツベ数をμ₁，μ₂とすると、（11）
式の分散係数D₁，D₂との関係は次式（13）とな
る。

D₁／D₂＝（μ₂／μ₁）（n_B1−１） ／（n_B2−１） …（13） 本実施例の第１層１１、第２層１２のｎ，μの
数値はＤ線（0.59μm）の値であるが、近似的に
光通信波長帯に使えるとして（13）式に代入する
と、D₁／D₂1.6となる。

一方、R₂／R₁＝0.46，n₁′＝1.59のときに、
（11）式の右辺2.5なので、略60％色消し条件が
満足されていることが分る。レンズ１０の材質と
してガラス材を用いれば、その種類が多いので、
100％近く色消し条件を満足する選択が可能にな
る。

例えば、第１層１１にアツベ数（μ）が35〜40
程度のTiFN5，F8，F14，F5，F15，F3第２層
１２にアツベ数70〜80程度のFK52，FK51，FK5
の１対を選べばよい。

以上述べた例はシングルモード光フアイバに適
したレンズのものであるが、多モード光フアイバ
ー（例えば、コア径50μm.NA0.2）を使う場合に
は、レンズの開口数NAを高くするように第１層
１１と第２層１２の屈折率を各々1.7，1.6程度に
し、色消しのためのアツベ数として各々30，60程
度のものを選ぶ。例えば、第１層１１にSF15，
BaSF14，BaSF55，SFN64，SF1，SF18，
SF10，SF53などの材質を選択し，第２層１２に
SK5，SK13，DSK52，SK14，SK7，SK3，SK4
などの材質を選択する。

Ｄ マトリツクス光交換器 第４図は本発明レンズをマトリツクス光交換器
に適用した実施例の概略を示す。ここで、３０は
第１図の同心２層先球ロツドレンズを多数並列に
または立体的に一体に連結して形成した１次元
（列）または２次元（面）のアレーレンズであり、
本図のように第２層１２の基板上に半円状波形の
第１層１１を積層している。また、各アレーレン
ズ３０の後端面には、それぞれ光フアイバ群３１
Ａ〜３１Ｄを各先球部１３に対応して接続してい
る。３５は前後左右の四方に配設した４体のアレ
ーレンズ３０の囲の中で移動自在に設置されたビ
ームスプリツタであり、アレーレンズ３０を介し
ての光フアイバ間の光の交換を行う。

本図に示すように、光フアイバ端１３Ａからの
光信号をビームスプリツタ３５を介してモニタ用
光フアイバ３１Ｃで受信し、この光フアイバ３１
Ｃにより継ぐべき相手側番号を読みとり、不図示
のサーボ駆動系ビームスプリツタ５を移動させて
相手側フアイバ端３１Ｂに光信号を送るものであ
る。加入者数が多くなる程、アレーレンズ３０間
の長い距離を平行ビーム（コリメートビーム）３
６が走るので、低収差のレンズが必要であり、ま
たアレーレンズ３０としては多数個のレンズを並
べるので、モールド技術で一体成形し易いレンズ
構成が望まれる。例えばアレーレンズ３０に樹脂
を用い、その第１層１１、第２層１２の各々の列
を別々に一体成形して、その後に張り合わせれば
上述の要請を略満足できるレンズが容易に得られ
る。

さらに、送信、並びに受信用光フアイバ３１
Ａ，３１Ｂにシングルモード光フアイバ（コア径
10μm，NA0.1）を用いれば、アレーレンズ３０
から出射する平行ビーム３６の直径Ｂは、次式
（14）で与えられる。

Ｂ２（₂′＋R₁）NA／N₂′0.5R₁ …（14） このときの回折によるビームの発散半角δ_difは
次式（15）となる。

δ_difλ／Ｂ …（15） また、収差によるビームの乱れ角δ_aｂは次式
（16）となる。

δ_aｂ0.002 R₁N₂′／（₂′＋R₁） …（16） δ_difδ_aｂを設計の目安とすると、λ1.3μmと
してR₁３mmとなる。このときの平行ビーム３
６は300mm走つて＋0.3mm拡がる程度なので、その
平行性は比較的良く、この拡がりを許容するなら
ば、約50×50のマトリツクス光交換器用レンズ３
０ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば以下の効
果が得られる。

光フアイバなどの光学素子との密着・一体性
を保ちながら、簡単な同心２球面構成で球面収
差とコマ収差の補正ができ、さらに２層材質の
選択によつて色収差補正ができる。

成形性のよい材質（例えば、樹脂）をレンズ
材として使用すればモールド技術で多数個を同
時に一体成形することができ、そのままアレー
レンズとしても、また切り離して個別レンズと
しても使用できる。

性能、機能、および量産性に於て、近年のマ
イクロオプテイクスの要求に答えることのでき
るレンズの提供ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の同心２層先球ロツドレンズの
構成例を示す拡大断面図、第２図は従来の先球ロ
ツドレンズの構成を示す拡大断面図、第３図は第
１図の本発明ロツドレンズを波長分波器に用いた
実施例を示す正面図、第４図は本発明レンズをマ
トリツクス光交換器に用いた実施例を示す平面図
である。 １０……同心２層先球ロツドレンズ、１１……
第１層、１２……第２層、１３……先球部、１
４，２４……媒質、２０……先球ロツドレンズ、
１５，１５Ａ，１５Ｂ……光フアイバ、１６……
回折格子、３０……アレーレンズ、３１Ａ〜３１
Ｃ……光フアイバ、３５……ビームスプリツタ、
３６……平行ビーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロツド端面に集光点または発光点が位置する
   先球ロツドレンズにおいて、該レンズの先球部を
   第１層と第２層からなる２層に形成し、かつ前記
   先球部の周囲媒質（屈折率N₁）と前記第１層
   （屈折率N₁′≡N₂）、および該第１層と前記第２層
   （屈折率N₂′≡N₃）の境界面を互いに同心球面
   （曲率半径R₁，R₂）に形成し、該曲率半径の比
   R₂／R₁を下記(A)式の範囲に選択したことを特徴
   とするレンズ。 γR₂／R₁＜1.1γ …(A) ここで、γは下記(B)式を満足するR₂／R₁の値。 ψ₁／n₁′＋ψ₂／n₁′n₂′（R₁／R₂）²−N₁ ²R₁ ²ψ_Tψ
   ₁ψ₂−R₁ ²ψ_T／n₂′_{1 2}′＝０…(B) ここで、 n₁′＝N₁′／N₁， n₂′＝N₂′／N₁′， ψ〓＝N〓′−N〓／N〓N〓′R〓（ν＝１，２），
   ψ_T＝ψ₁ ＋ψ₂ であり、₁，₂′は前記同心球面の同心点から
   前記周囲媒質を進む光線と光軸の交わる点、およ
   び前記第２層中を進む光線と光軸の交わる点まで
   の距離。 ２ 集光点または発光点が位置する前記ロツド端
   面は前記同心球面の同心点と前記像点間距離を半
   径とする球面に形成されたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のレンズ。 ３ 前記第１層の媒質と前記第２層の媒質の着目
   する光波長帯での分散係数（dn〓′／dλ；ν＝１，
   ２；λは波長）D₁，D₂は次式(C)を満足するよう
   に選択されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載のレンズ。 D₁／D₂＝n₁′／n₂′〔１＋n₁′／（R₁／R₂−１）〕…
   (C) ４ １次元、もしくは２次元アレー状に一体成形
   された特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか
   の項に記載のレンズ。