JPH01284801A - マイクロ・レンズ - 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】 発明の背景 この発明はマイクロ拳レンズに関する。

マイクロ・レンズとくにマイクロ・フレネル・レンズは
レンズ自体が非常に小さく、このレンズを利用した光学
装置を小型化できるという特徴をもつ反面、厚さが薄く
その取扱いに細かな配慮が必要である。また、レンズ自
体が非常に小さいために光軸調整が困難であるとともに
固定（たとえば接着）が不安定になりやすい。

発明の概要 発明の目的 この発明は光軸調整が容易で、取付は固定を安定するこ
とができ、さらに取扱いが容易なマイクロ拳レンズを提
供することを目的とする。

発明の構成と効果 この発明によるマイクロ・レンズは光学的に透明な柱体
の少なくとも一端面にマイクロ・フレネル・レンズが設
けられていることを特徴とする。

このようにマイクロ・フレネル・レンズを透明な柱体の
少なくとも一端面に設けることにより。

フレネル・レンズの機能（集光、平行化等）を損うこと
なく、柱体を持つことができるのでマイクロ・フレネル
・レンズの取扱いが容易となる。また柱体の周囲の表面
を利用して固定することができるので安定度が増す。さ
らに柱体を利用して位置決め、調整等を行なうことが可
能であるから光軸調整が容易となる。

実施例の説明 第１図はこの発明によるマイクロ拳レンズの外観を示す
斜視図である。

マイクロ拳レンズｌＯは、マイクロ・フレネル−レンズ
１が、レンズ１の径より大きい径をもちかつ光を透過す
る材料でつくられた円柱体２（プラスチック、ガラスな
ど）の一端面に設けられることにより構成されている。

マイクロ・フレネル・レンズ１は同心円状（または楕円
状）の凹凸パターンを有し、この凹凸パターンによる光
のフレネル回折を利用してレンズ作用（集光、コリメー
ト等）をなすものである。

フレネル・レンズの凹凸パターンとしてはステップ状の
もの、ブレーズ化されたもの等２種々のものがある。

円柱体２は単に光を伝播させるだけのものであっても１
分布屈折率型の柱状レンズ（ロッド・レンズ）であって
もよい。マイクロ・フレネル弗レンズを透明円柱体の両
端面に設けるようにしてもよい。円柱体に代えて角柱体
を用いてもよい。

このようなマイクロ・レンズ１０は次のようにして作製
することができる。

（１）円柱体２の端面を加工することによりマイクロ・
フレネル・レンズを形成する。たとえば透明円柱体の端
面に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置でこの電
子線レジスト上に作製すべきマイクロ−フレネルΦレン
ズ拳パターンを描画し。

その後レジストを現像してレジストによるマイクロ・フ
レネル・レンズをつくる。またはこの残膜レジスト争パ
ターンをドライ・エツチング等によって透明円柱体端面
に転写する。

（２）別途にマイクロ赤フレネル・レンズをつくり透明
円柱体の端面に光学ボンド等で接着する。

マイクロ番フレネル・レンズは上述の電子線描画法を用
いてレジストにより、または基板に転写されたものとし
てつくることができるが、好ましくは雌型を用いて樹脂
等により一体成形する。そのための雌型はたとえば次の
ようにして作製すれば正い。

たとえばポジタイプの電子ビーム争レジストを基板上に
塗布し、レジストの残膜率を考慮して作製しようとする
レンズの厚さ分布関数を満たす電子ビーム照射量でレジ
スト上に描画すると、マイクロ拳フレネル・レンズの形
状の凹部をもつ原型がつくられる。またはネガタイプの
電子ビーム拳レジストを用いて分布関数とは逆の（ある
照射量から分布関数の値を減算した値）照射量で描画す
ることによってもマイクロもフレネル・レンズの形状の
凹部をもつ原型がつくられる。この原型をドライ・エツ
チングによって基板に転写し、その基板を特徴とする特
開昭６２−１８１５３２参照）。または基板上に電子ビ
ーム・レジストを塗布し、電子線描画法によりレジスト
上にレンズの所定パターンを描画し、その後レジストを
現像し、この基板上の残膜レジスト争パターンを雄型と
して電鋳法によって雌型を形成する（特開昭８２−１６
１５３３参照）。

（３）成形法により透明円柱体とその端面のマイクロ−
フレネル−レンズとを一体に形成する。

この一体成形においてマイクロ番フレネル―レンズの部
分の成形のために上記の雌型を用いることができる。

第２図は第１図に示すマイクロ・レンズを半導体レーザ
光源に適用した応用例を示している。

ステム２１に固定台２２が固定されている。固定台２２
には取付部２３およびレンズ固定部２４が一体に形成さ
れている。取付部２３に半導体レーザ２０が取付けられ
ている。固定部２４にはＶ溝２５が形成され。

このＶ溝２５上にマイクロ・レンズｌＯが置かれかつ接
着等により固定されている。円柱体２の半導体レーザ２
０側の端面にマイクロ番フレネルΦレンズ１が設けられ
ている。半導体レーザ２０の出射光は一般に拡散しなが
ら進む。マイクロゆフレネル・レンズ１が半導体レーザ
２０の拡散する出射光をコリメートする位置にあるよう
にマイクロ番レンズ１０が位置決めされている。もちろ
ん半導体レーザ２０の光軸とマイクロ・フレネル・レン
ズ１および円柱体２との光軸は一致している。

固定台２２の取付部２３および固定部２４のＶ溝２５を
精密に作製しておけば、マイクロ・レンズ１０の円柱体
２を単にＶ溝２５に置くだけで、マイクロ・レンズ１０
と半導体レーザ２０との光軸が一致することになり、焦
点位置合わせ、すなわち半導体レーザ２０とマイクロ・
フレネル・レンズ１との距離調整のみを行なえばよい。

これより光軸調整がきわめて容易となる。また透明円柱
体２を固定部２４のＶ？ｇ２５に接着できるために接着
面積が広くとることができ、マイクロ・レンズ１０が安
定する。マイクロ・フレネル拳レンズ１は透明円柱体２
に設けられており２円柱体２を持って取扱うことができ
るので、取扱いが容易である。

ステム２１にはまた。半導体レーザ２０の出射端面とは
反対側の端面から出射する光を受光するフォトディテク
タ２Ｂが固定されている。このフォトディテクタ２Ｂの
出力信号は半導体レーザ２０の出射光を安定化するため
に用いられる。

半導体レーザ２０．マイクロ・レンズ１０およびこれら
が固定された固定台２２の全体を覆うようにキャップ３
１が設けられ、かつキャンシール、接着その他のやり方
でステム２１に固定されている。

キャップ３１の頂部には孔３０があけられ、この孔３０
に透明板２９（プラスチック、ガラスなど）が設けられ
ている。マイクロφフレネル。レンズ１によってコリメ
ートされたレーザ光は透明円柱体２を伝播し透明板２９
を通して外部に出射される。

半導体レーザ２０はステム２１に設けられかつ外方にの
びた端子２７にワイヤボンディング等によって接続され
ているのはいうまでもない。またステム２１の外面には
固定用取付部材２８が設けられている。

半導体レーザ２０およびマイクロ・レンズ１０を含む光
学系はキャップ３１内に収納されているので外部環境に
よる影響が非常に少なくなっている。また１組レンズで
はなく１つのマイクロ・レンズ１０が設けられているの
で１組レンズ特有の問題点すなわちレンズ内多重反射に
よって出射光に干渉リングが生じるという問題点もなく
なっている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるマイクロ争レンズの実施例を示
す斜視図、第２図はマイクロ・レンズを半導体レーザ光
源に適用した応用例を示す一部切欠き斜視図である。 １・・・マイクロ争フレネル争レンズ。 ２・・・透明円柱体。 １０・・・マイクロ・レンズ。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学的に透明な柱体の少なくとも一端面にマイクロ・フ
   レネル・レンズが設けられたマイクロ・レンズ。