JPH03201488A - 光学素子 - 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 技術分野 この発明は、平板レンズを含む光学素子に関する。

従来技術とその問題点 平板レンズと他の光学部品とが組合わされて構成される
従来の光学素子の例が第６図から第８図に示されている
。第６図において透明基板１１の一方の面にフレネル−
レンズ１２が形成されており。

他方の面に受光素子１３が設けられている。入射光はフ
レネル・レンズ１２で集光されて受光素子ｉ３に受光さ
れる。第７図において透明基板１１の一方の面にフレネ
ル・レンズ１２が形成されており、他方の面に発光素子
１４が設けられている。発光素子１４の出射光はフレネ
ル・レンズ１２によって平行化されて投射される。

第８図において、透明基板１１の一方の面に２個のフレ
ネル・レンズ１２Ａ、　１２Ｂが一体的に形成され、他
方の面にも各フレネルψレンズ１２Ａ、　１２Ｂに対応
して発光素子１４と受光素子ｉ３とが設けられている。

発光索子１４から発光した光は一方のフレネル・レンズ
１２Ａによって平行化され、物体１５に投射される。物
体１５からの反射光は他方のフレネル・レンズ１２Ｂで
集光され受光素子１３に受光される。これにより、物体
１５の有無の検知、物体１５の表面からの光情報の収集
等が行なわれる。

このような従来の光学素子では、受光素子１３はフレネ
ル・レンズ１２．１２Ｂが形成されている基板１１の面
とは反対側の面に設けられているので、受光素子１３に
よって受光される入射光は必ず基板１１内を透過するの
で、光が減衰する。発光素子１４の出射光も同しように
減衰しながら基板１１を通過して出射する。また、受光
素子１３および発光素子１４は対応するフレネル・レン
ズ１２．１２Ａ、　１２Ｂに対して正確に位置調整して
設けなければならない。

さらに、とくに第８図に示す光学素子においては２発光
素子１４の出射光が透明基板１１で反射して受光素子１
３によって受光されることがあるため。

これがノイズ光となりその信頼性が低下するという問題
点がある。

発明の概要 発明の目的 この発明は、受光素子によって受光される入射光の減衰
を生しさせることなく、また、レンズ位置を基準とした
受光素子の位置調整が不要な光学素子を提供することを
目的とする。

発明の構成および効果 この発明による光学素子は、平板レンズをもつ基板上の
上記平板レンズが形成されている面に受光素子が配置さ
れていることを特徴とする。

平板レンズはフレネル・レンズ、屈折率分布形レンズ、
凸レンズ等がある。また受光素子はフォトダイオード、
フォトダイオード・アレイ、イメージセンサ（ＣＣＤな
ど）等を含む。

この発明によると、平板レンズと受光素子とが同一面上
にあるので光学素子を薄くすることができる。また受光
素子に受光される入射光は基板を透過しないので減衰す
ることなく、受光素子を必ずしも高感度のものにする必
要がない。

さらに、受光素子を平板レンズの光軸に合わせて位置調
整する必要がないので、製作ないし調整が容易である。

この発明による光学素子に発光素子を設けた場合でも、
受光素子は透明基板からの反射光（ノイズ光）を受光し
ないので信頼性の高いものとなる。

実施例の説明 第１図（Ａ）　、　（Ｂ）はこの発明の第１の実施例を
示している。第１図（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は第
１図（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。フレネル・
レンズ２は基板１と一体に形成されかつレンズの中央か
ら外側にいくほどグレーティングの周期が小さくなる同
心円状の周期構造をもっており、グレーティングはブレ
ーズ化されている。また基板１のフレネル・レンズ２が
形成されている面において、フレネル・レンズ２を挾ん
で上下の位置に受光素子３Ａ、３Ｂが配置されている。

受光索子３Ａ、３Ｂとしては、フォトダイオード。

フォトダイオード・アレイ、ＣＣＤなどのイメージセン
サを挙げることができる。

フレネル・レンズ２のスタンバをあらかじめ作成してお
き、このスタンバを用いて、樹脂の射出成形、ＵＶ樹脂
を用いた成形等により、基板１とフレネル・レンズ２を
一体に形成することができる。この場合には、受光素子
３Ａ、３ＢをアモルファスＳｉ（α−５ｉ）、ＣｄＳ等
を基板１に蒸着することにより作製してもよいし、別途
作製した受光素子を基板１に貼付してもよい。

また、基板１を半導体基板とし、この半導体基板上にｐ
ｎ接合を形成して受光素子３Ａ、３Ｂを作製することも
できる。この場合には半導体基板と上記スタンバとの間
に樹脂を充填することにより、半導体基板上に樹脂成形
によるフレネル・レンズ２をつくることも可能であるし
、別途作製したフレネル・レンズを半導体基板上に貼付
してもよい。

第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は第２の実施例を示している
。第２図（Ａ）は正面図であり、第２図（Ｂ）は第２図
（Ａ）の■−■線に沿う断面図である。この図において
第１図（Ａ）　、　（Ｂ）に示すものと同一物には同一
符号を付して説明を省略する。第２図（Ａ）　、　（Ｂ
）に示す光学素子は、基板１のフレネル・レンズ２が形
成されている面に１個の受光素子３Ａが配置されて構成
されている。

第３図（Ａ）　、　（Ｂ）は第３の実施例を示している
。第３図（Ａ）は正面図であり、第３図（Ｂ）は第３図
（Ａ）の■−■線に沿う断面図である。この図において
第１図（Ａ）　、　（Ｂ）に示すものと同一物には同一
符号を付して説明を省略する。第３図（Ａ）　、　（Ｂ
）に示す光学素子は、基板１のフレネル・レンズ２が形
成されている面においてフレネル・レンズ２のまわりを
囲むように円環状の受光素子３Ｃが配置されて構成され
ている。

第４図および第５図は光学素子を用いて光センサを構成
した例を示している。

第４図において、第２図（Ａ）　、　（Ｂ）に示すもの
と同一の光学素子が用いられている。この光学素子の後
方に１発光ダイオード、レーザ・ダイオードなどのよう
な発光素子４が配置されている。

発光素子４の出射光は基板１を透過し、フレネル・レン
ズ２によってコリメートまたは集光され物体５に照射さ
れる。物体５からの反射光は基板１上に配置されている
受光素子３によって受光される。受光素子３が基板１の
フレネル・レンズ２の形成されている面に配置されてい
るので、基板１による反射光を受光することがなくなり
。

Ｓ／Ｎ比が向上し信頼性が高くなる。

第５図は基板１のフレネル・レンズ２が形成されている
面と反対側の面において、フレネル・レンズ２の光軸上
に発光素子４を配置したものである。発光素子４は基板
１に接着により固定される。このようにすることにより
、光センサを小さくすることができる。また基板１にす
べての素子が設けられているので耐環境性が向上する。

上述の実施例においては平板レンズとしてフレネル・レ
ンズを利用した例について説明したが。

この発明は他の平板レンズ、たとえば屈折率分布形レン
ズ、平凸レンズにも適用することができるのはいうまで
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　、　（Ｂ）はこの発明の実施例を示すも
ので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は第１図（Ａ）のＩ−Ｉ
線に沿う断面図である。 第２図および第３図は他の実施例を示すものである。 第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は１個の受光素子を配置した
もので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は第２図（Ａ）の■−
■線に沿う断面図である。 第３図（Ａ）　、　（Ｂ）はレンズ周囲に円環の受光素
子を配置したもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は第３図
（Ａ）の■−■線に沿う断面図である。 第４図および第５図は光学素子を用いて光センサを構成
した例を示す断面図である。 第６図から第８図は従来例を示すもので、第６図は受光
素子が配置されている例を示す断面図。 第７図は発光素子が配置されている例を示す断面図、第
８図は物体検出に適用した例を示す断面図である。 第４図 １・・・基板。 ２・・・フレネル・レンズ。 ３・・・受光素子。 ４・・・発光素子。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平板レンズをもつ基板上の上記平板レンズが形成されて
   いる面に受光素子が配置されている光学素子。