JPH0756010A - 赤外用フレネルレンズ - Google Patents
赤外用フレネルレンズInfo
- Publication number
- JPH0756010A JPH0756010A JP6103700A JP10370094A JPH0756010A JP H0756010 A JPH0756010 A JP H0756010A JP 6103700 A JP6103700 A JP 6103700A JP 10370094 A JP10370094 A JP 10370094A JP H0756010 A JPH0756010 A JP H0756010A
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- JP
- Japan
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- fresnel lens
- refractive index
- lens
- light
- infrared
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 集光特性のよい赤外用フレネルレンズを提供
すること。 【構成】 入射光の波長に依存し、レンズの位相変調量
に応じた凹凸部２がレンズ表面に形成された回折型のフ
レネルレンズであって、凹凸部２は、屈折率が３以上
で、かつ、Ｇｅ結晶１もしくはＧｅを含む材料から構成
されている。
すること。 【構成】 入射光の波長に依存し、レンズの位相変調量
に応じた凹凸部２がレンズ表面に形成された回折型のフ
レネルレンズであって、凹凸部２は、屈折率が３以上
で、かつ、Ｇｅ結晶１もしくはＧｅを含む材料から構成
されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外光用の集光特性が
よく、作製容易な赤外用フレネルレンズに関するもので
ある。
よく、作製容易な赤外用フレネルレンズに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来の屈折型フレネルレンズに加え、近
年、小型軽量で再現性がよく、収差が小さい回折型フレ
ネルレンズが注目されている。この回折型フレネルレン
ズは、例えば電子ビーム描画等の微細加工によって製造
を行うため、フレネルマイクロレンズまたはマイクロフ
レネルレンズとも呼ばれている。
年、小型軽量で再現性がよく、収差が小さい回折型フレ
ネルレンズが注目されている。この回折型フレネルレン
ズは、例えば電子ビーム描画等の微細加工によって製造
を行うため、フレネルマイクロレンズまたはマイクロフ
レネルレンズとも呼ばれている。
【０００３】従来の回折型フレネルレンズは、屈折型フ
レネルレンズ同様ガラスやアクリル樹脂等屈折率ｎが
１．５前後のもので作られていたため、レンズの位相変
調量に対応した溝の深さは、最大集光効率を得ようとし
た場合、入射光の波長の１／（ｎ−１）倍つまり２倍の
値にする必要がある。例えば、可視光のＨｅ−Ｎｅレー
ザの０．６３２８μｍを入射光とする場合、溝の深さは
１．３μｍであるが、これが赤外の波長が１０．６μｍ
用のものになるとフレネルレンズの溝の深さは２１μｍ
とする必要がある。
レネルレンズ同様ガラスやアクリル樹脂等屈折率ｎが
１．５前後のもので作られていたため、レンズの位相変
調量に対応した溝の深さは、最大集光効率を得ようとし
た場合、入射光の波長の１／（ｎ−１）倍つまり２倍の
値にする必要がある。例えば、可視光のＨｅ−Ｎｅレー
ザの０．６３２８μｍを入射光とする場合、溝の深さは
１．３μｍであるが、これが赤外の波長が１０．６μｍ
用のものになるとフレネルレンズの溝の深さは２１μｍ
とする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
のように、屈折率が１．５前後の物質で近赤外用の回折
型フレネルレンズを作ると、溝の深さが深いため正確な
レンズ形状を実現するのは難しく、つまりは集光特性の
よい赤外用フレネルマイクロレンズが得られにくいとい
う問題点を有していた。
のように、屈折率が１．５前後の物質で近赤外用の回折
型フレネルレンズを作ると、溝の深さが深いため正確な
レンズ形状を実現するのは難しく、つまりは集光特性の
よい赤外用フレネルマイクロレンズが得られにくいとい
う問題点を有していた。
【０００５】本発明は、上記問題点を解決するもので集
光特性のよい赤外用フレネルレンズを提供することを目
的とする。
光特性のよい赤外用フレネルレンズを提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、入射光の波長に依存し、レンズの位相変調
量に応じた凹凸部は、屈折率が３以上で、かつ、Ｇｅも
しくはＧｅを含む材料で構成したものである。
成するため、入射光の波長に依存し、レンズの位相変調
量に応じた凹凸部は、屈折率が３以上で、かつ、Ｇｅも
しくはＧｅを含む材料で構成したものである。
【０００７】
【作用】本発明は上記した構成により、構成物質の屈折
率が高いためフレネルレンズの溝の深さを浅くでき、作
製容易, 高効率な赤外用フレネルレンズを実現するもの
である。
率が高いためフレネルレンズの溝の深さを浅くでき、作
製容易, 高効率な赤外用フレネルレンズを実現するもの
である。
【０００８】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。図１(a),(b)はそれぞれ本発明の一実
施例における回折型の赤外用フレネルレンズ（以下フレ
ネルレンズと称す）を示す断面図, 平面図である。
ながら説明する。図１(a),(b)はそれぞれ本発明の一実
施例における回折型の赤外用フレネルレンズ（以下フレ
ネルレンズと称す）を示す断面図, 平面図である。
【０００９】図１において、１はＧｅ結晶であり、表面
に断面が鋸歯状のレンズの位相変調量に応じた凹凸部２
が施してある。鋸歯状の凹凸部２の溝の深さｔは、レン
ズの集光効率が最大になるために、レンズを構成してい
る物質の屈折率ｎ、及び入射光の波長λを用いて、ｔ＝
λ／（ｎ−１）と設定する必要がある。赤外で透明なＧ
ｅの屈折率は、ｎ＝４．０であり、本実施例では、入射
光としてλ＝１０．６μｍのＣＯ2レーザ光を用いたの
で溝の深さをｔ＝３．５μｍとした。従来例のようにガ
ラスやアクリル, 電子ビームレジスト等の屈折率が１．
５前後のもので作製したフレネルレンズの場合、溝の深
さｔはλ＝１０．６μｍに対してｔ＝２１μｍとする必
要があったから、本実施例のフレネルレンズにより、溝
の深さｔが従来例の１／６程度で、薄いフレネルレンズ
が実現できたと言える。その結果、凹凸部の垂直部分で
生じる不要な多重反射光が大幅に少なくなり、この多重
反射光に起因した回折効率の低下を防止して、集光特性
に優れた回折形フレネルレンズを容易に実現できる。
に断面が鋸歯状のレンズの位相変調量に応じた凹凸部２
が施してある。鋸歯状の凹凸部２の溝の深さｔは、レン
ズの集光効率が最大になるために、レンズを構成してい
る物質の屈折率ｎ、及び入射光の波長λを用いて、ｔ＝
λ／（ｎ−１）と設定する必要がある。赤外で透明なＧ
ｅの屈折率は、ｎ＝４．０であり、本実施例では、入射
光としてλ＝１０．６μｍのＣＯ2レーザ光を用いたの
で溝の深さをｔ＝３．５μｍとした。従来例のようにガ
ラスやアクリル, 電子ビームレジスト等の屈折率が１．
５前後のもので作製したフレネルレンズの場合、溝の深
さｔはλ＝１０．６μｍに対してｔ＝２１μｍとする必
要があったから、本実施例のフレネルレンズにより、溝
の深さｔが従来例の１／６程度で、薄いフレネルレンズ
が実現できたと言える。その結果、凹凸部の垂直部分で
生じる不要な多重反射光が大幅に少なくなり、この多重
反射光に起因した回折効率の低下を防止して、集光特性
に優れた回折形フレネルレンズを容易に実現できる。
【００１０】また、入射光の反射を減少させるために、
少なくともレンズの入射側または反射側のどちらか一方
の面に無反射コーティングを行うと集光効率がさらに良
くなる。
少なくともレンズの入射側または反射側のどちらか一方
の面に無反射コーティングを行うと集光効率がさらに良
くなる。
【００１１】次に、図２を用いて作製工程を説明する。
まず、図２(a)のＧｅ結晶１上に図２(b)のように電子ビ
ームレジスト３をコーティングし、電子ビームリソグラ
フィにより、図２(c)のようにレンズのパターンを作製
した。次に、イオンビームエッチングを行い、図２(d)
のように電子ビームレジスト３の形をＧｅ結晶１に転写
して凹凸部２を形成した。この時電子ビームレジスト３
のコーティング厚さを制御し溝の深さｔが最適になるよ
うにした。
まず、図２(a)のＧｅ結晶１上に図２(b)のように電子ビ
ームレジスト３をコーティングし、電子ビームリソグラ
フィにより、図２(c)のようにレンズのパターンを作製
した。次に、イオンビームエッチングを行い、図２(d)
のように電子ビームレジスト３の形をＧｅ結晶１に転写
して凹凸部２を形成した。この時電子ビームレジスト３
のコーティング厚さを制御し溝の深さｔが最適になるよ
うにした。
【００１２】なお、レンズとして作用するのは、Ｇｅ結
晶１表面の凹凸のある部分であるので、この部分がＧｅ
でありさえすれば良く、凹凸のない部分は他の物質でも
よい。
晶１表面の凹凸のある部分であるので、この部分がＧｅ
でありさえすれば良く、凹凸のない部分は他の物質でも
よい。
【００１３】以上のように本実施例によれば、溝の深さ
が従来例に比べて約１／６まで薄くなったことにより、
だれのない正確な凹凸形状が実現でき、溝の深さが薄く
なったことと、正確な凹凸形状が実現できたことによ
り、その結果集光特性のよい回折形フレネルレンズが実
現でき、またイオンビームエッチングでパターンの転写
をする時間も短くなり作製が容易である。
が従来例に比べて約１／６まで薄くなったことにより、
だれのない正確な凹凸形状が実現でき、溝の深さが薄く
なったことと、正確な凹凸形状が実現できたことによ
り、その結果集光特性のよい回折形フレネルレンズが実
現でき、またイオンビームエッチングでパターンの転写
をする時間も短くなり作製が容易である。
【００１４】以上の説明はＧｅを用いた回折形のフレネ
ルレンズについて行ったが、屈折率が３以上の物質であ
ればよく、Ｇｅを含み、屈折率が３以上の材料から構成
された回折形のフレネルレンズについても同様の効果が
得られる。
ルレンズについて行ったが、屈折率が３以上の物質であ
ればよく、Ｇｅを含み、屈折率が３以上の材料から構成
された回折形のフレネルレンズについても同様の効果が
得られる。
【００１５】尚、Ｇｅの透過波長領域は、１．８μｍ〜
２３μｍであり、しかもＧｅはこの領域で屈折率が３以
上である。従って、入射光が結晶の透過波長領域ならど
の波長でも、同様の効果が得られる。
２３μｍであり、しかもＧｅはこの領域で屈折率が３以
上である。従って、入射光が結晶の透過波長領域ならど
の波長でも、同様の効果が得られる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高屈折率
な物質、例えばＧｅでフレネルレンズの凹凸部を構成す
ることにより、溝の深さが浅くて、かつ正確なレンズ形
状を実現でき、その結果集光特性のよい回折型の赤外用
フレネルレンズを容易に実現できる。
な物質、例えばＧｅでフレネルレンズの凹凸部を構成す
ることにより、溝の深さが浅くて、かつ正確なレンズ形
状を実現でき、その結果集光特性のよい回折型の赤外用
フレネルレンズを容易に実現できる。
【図１】(a)は本発明の一実施例における赤外用フレネ
ルレンズの断面図 (b)は本発明の一実施例における赤外用フレネルレンズ
の平面図
ルレンズの断面図 (b)は本発明の一実施例における赤外用フレネルレンズ
の平面図
【図２】(a)〜(d)は本発明の一実施例の赤外用フレネル
レンズの作製工程図
レンズの作製工程図
１ Ｇｅ結晶 ２ 凹凸部
Claims (3)
- 【請求項１】入射光の波長に依存し、レンズの位相変調
量に応じた凹凸部がレンズ表面に形成された回折型のフ
レネルレンズであって、前記凹凸部は、屈折率が３以上
で、かつ、ＧｅもしくはＧｅを含む材料から構成された
ことを特徴とする赤外用フレネルレンズ。 - 【請求項２】凹凸部は、前記凹凸部を構成する材料の屈
折率ｎと入射光の波長λとに対して、λ／（ｎ−１）の
溝の深さを有する鋸歯形状であることを特徴とする請求
項１記載の赤外用フレネルレンズ。 - 【請求項３】少なくとも表面又は裏面に無反射コーティ
ングを施したことを特徴とする請求項１記載の赤外用フ
レネルレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6103700A JP2706621B2 (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | 赤外用回折型レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6103700A JP2706621B2 (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | 赤外用回折型レンズ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59245078A Division JPH0679081B2 (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 赤外用フレネルレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0756010A true JPH0756010A (ja) | 1995-03-03 |
| JP2706621B2 JP2706621B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=14361042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6103700A Expired - Lifetime JP2706621B2 (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | 赤外用回折型レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2706621B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001141993A (ja) * | 1999-11-11 | 2001-05-25 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線光学系 |
| WO2022185716A1 (ja) * | 2021-03-01 | 2022-09-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | フレネルレンズ及びセンサシステム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5124247A (ja) * | 1974-08-22 | 1976-02-27 | Yokogawa Electric Works Ltd | Kotaiikirenzu |
| JPS51110347A (ja) * | 1975-02-28 | 1976-09-29 | Hughes Aircraft Co | |
| JPS5336250A (en) * | 1976-09-16 | 1978-04-04 | Toshiba Corp | Fresnel lens |
-
1994
- 1994-05-18 JP JP6103700A patent/JP2706621B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5124247A (ja) * | 1974-08-22 | 1976-02-27 | Yokogawa Electric Works Ltd | Kotaiikirenzu |
| JPS51110347A (ja) * | 1975-02-28 | 1976-09-29 | Hughes Aircraft Co | |
| JPS5336250A (en) * | 1976-09-16 | 1978-04-04 | Toshiba Corp | Fresnel lens |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001141993A (ja) * | 1999-11-11 | 2001-05-25 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線光学系 |
| WO2022185716A1 (ja) * | 2021-03-01 | 2022-09-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | フレネルレンズ及びセンサシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2706621B2 (ja) | 1998-01-28 |
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