JP3035851B2 - 光学装置 - Google Patents

光学装置

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JP3035851B2 JP63193032A JP19303288A JP3035851B2 JP 3035851 B2 JP3035851 B2 JP 3035851B2 JP 63193032 A JP63193032 A JP 63193032A JP 19303288 A JP19303288 A JP 19303288A JP 3035851 B2 JP3035851 B2 JP 3035851B2
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【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、例えば平板マイクロレンズ、グレーティ
ング素子等の光学装置に関する。
(ロ)従来の技術 従来の光学素子、例えば平板マイクロレンズやグレー
ティング素子は、通常は、光学素子の型(スタンパ)と
ガラス基板との間に、プラスチック材等の有機材料、例
えばUV硬化樹脂を射出注入し、紫外線を照射して樹脂を
硬化させ、スタンパから剥離して形成するものである。
つまり、ガラス基板上にレンズ層を備えた平板状マイク
ロレンズ、或いはガラス基板上にグレーティング層を備
えたグレーティング素子が作製される。
(ハ)発明が解決しようとする課題 従来の光学素子、例えば平板マイクロレンズやグレー
ティング素子は、いずれもガラス基板上にレンズ層或い
はグレーティング層を備えただけのもので、レンズ層の
表面或いはグレーティング層の表面は、凹凸粗面が露出
している。このため、レンズ層表面或いはグレーティン
グ層表面が、常に外気に触れる結果、耐塵性及び吸湿性
等の耐環境性が悪く、凹凸粗面のレンズ層表面にゴミ等
が付着し、レンズ特性に影響を与える等の不利があっ
た。
また、これらの光学素子は、いずれもガラス基板側は
平坦面であるものの、レンズ層表面側は凹凸粗面である
ため、ガラス基板の平坦面側にしか他の部材を接面させ
得ず、集積度が低い等の欠点があった。例えば、第4図
に示すファイバ結合器では、従来においては器体91の両
端部に、それぞれ光ファイバ92を備え、器体91の内部中
央に2つのフレネルレンズ93、93を平坦面側を接合させ
た状態で、上・下を器体91に嵌合固定している。従っ
て、各レンズ93と光ファイバ92先端とは空間を介して対
向する状態となっている。このファイバ結合器では、空
気中を光が伝搬するため、温度変化に対して不安定であ
る等、耐環境性が悪い。また、器体によってフレネルレ
ンズを保持するため、構造が不安定である等の不利があ
った。
この発明は、光学素子と他の部材を積層した光学装置
であって、耐塵性、吸湿性等の耐環境性が良く、しかも
集積度の大きい光学装置を提供することを目的としてい
る。
(ニ)課題を解決するための手段及び作用 この目的を達成するために、この発明の光学装置は、
凹凸からなる光学的機能部および平坦面をそれぞれ対向
する表面に有する光学素子と、少なくとも1つの平坦な
表面を有する第1のガラス基板と、前記光学素子の前記
光学的機能部を持つ表面と前記第1のガラス基板の平坦
な表面との間におかれ、前記光学素子の光学的機能部と
前記第1のガラス基板の平坦な表面とに接し、前記光学
素子の光学的機能部の屈折率とは異なる屈折率の硬化樹
脂からなる層と、前記光学素子の平坦面側に設けられる
第2のガラス基板とから構成されている。
この光学装置では、光学素子の凹凸からなる光学機能
部が、この光学的機能部の屈折率とは異なる屈折率の硬
化樹脂からなる層で覆われるので、光学的機能部が外気
と触れず、耐塵性がよく、傷が付き難く、吸湿性等の耐
環境性が優れている。更に、硬化樹脂からなる層が光学
素子の光学的機能部を持つ表面と第1のガラス基板の平
坦な表面との間に両表面に接して配置されているので、
凹凸からなる光学的機能部を表面に有する光学素子と他
の部材とを集積した光学装置を量産性に優れた簡単な工
程で生産し得る。また、光学素子の両側にガラス基板が
設けられるので、僅かな外力が加えられても、光学素子
に傷がつかない。
(ホ)実施例 第1図は、この発明に係る光学装置の具体的な一実施
例を示す説明図である。実施例では、フレネルレンズを
示している。
このフレネルレンズは、光学素子体(フレネルレンズ
体)1のレンズ層11表面に保護層2を形成して構成され
ている。
光学素子体(フレネルレンズ体)1は、例えば光学素
子の型(スタンパ)にZnS(無機材料)を真空薄膜形成
法(例えば真空蒸着技術)により堆積させ、レンズ層11
を形成する。そして、この体積した光学素子材料(レン
ズ層)11に、UV硬化樹脂12を塗布し、ガラス基板13を接
着する。つまり、UV硬化樹脂12に紫外線を照射して硬化
させ、ガラス基板13を一体に接着させる。そして、スタ
ンパから剥がすことで、ガラス基板13の上面にレンズ層
11を備えたフレネルレンズ体(光学素子体)1が形成さ
れる。
このようにして得られたフレネルレンズ体1のレンズ
層11の表面に、保護層2を形成する。保護層2は、実施
例ではUV硬化樹脂を使用している。つまり、レンズ層11
を形成するZnS(屈折率2.3)に対し、屈折率の異なるUV
硬化樹脂(屈折率1.5)を使用して、保護層2を形成し
ている。保護層2は、レンズ層11の表面に、UV硬化樹脂
を一定厚み塗布し、表面が平坦面となるように設定し、
紫外線を照射して硬化させる。従って、このフレネルレ
ンズは、完全な平板状となり、つまり両面(基板13側及
びレンズ層11側)が、平坦面に設定される。このような
完全平板フレネルレンズの機能は、レンズ層11と保護層
2の屈折率差によって決定される。つまり、このフレネ
ルレンズは、屈折率が1.8の光学素子材料で作製したフ
レネルレンズと等価の機能を持つ。更に、保護層2の上
面にガラス基板3を接着することで、2枚のガラス基板
3、13の間にレンズ層11と保護層2が設けられた光学装
置としてのフレネルレンズとなる。
なお、実施例においてフレネルレンズ体(レンズ層1
1)1を、真空薄膜成形法(真空蒸着技術)により作製
した例を示したが、フレネルレンズ体1は従来と同様に
有機材料(プラスチック等の光学素材料)を射出注入し
て形成したものであっても良い。実施例では、光学素子
材料(レンズ層11)に高屈折率無機材料であるZnSを使
用し、保護層2の材料としてUV硬化樹脂を使用した例を
示したが、この発明はこれに限らず、レンズ層11を有機
材料、或いはその他の無機材料(TiO2、Si3N4)を使用
しても良い。また、保護層2としてSiO2等の低屈折率無
機材料或いはその他の有機材料(PMMC、PC)を使用して
も良い。
第2図(A)乃至第2図(E)は、上記光学装置の応
用例を示す説明図である。
上記実施例では、光学装置としてフレネルレンズの例
を示したが、本発明はこれに限らず、例えばグレーティ
ング(この場合はグレーティング層の表面に保護層2を
形成する)〔第2図(A)〕、ブレーズ型グレーティン
グ〔第2図(B)〕、マイクロレンズ〔第2図
(C)〕、フレネルレンズアレー〔第2図(D)〕、マ
イクロレンズアレー〔第2図(E)〕等に応用し得る。
つまり、第1図の保護層2とフレネルレンズ体11に代え
て、第2図(A)乃至第2図(E)のものを使用しても
よい。
第3図は、別実施例に係る光学装置としてのマイクロ
レンズアレーAを用いたLD(レーザ・ダイオード)−フ
ァイバアレー結合を示している。ここに示すマイクロレ
ンズアレーAは、第2図(E)に示すものである。LD7
に対向配置するフレネルレンズ(保護層を持たない従来
のレンズ)8の基板側に、マイクロレンズアレーAの保
護層2を接面させ、このマイクロレンズアレーAの基板
側にファイバアレーDを結合して集積している。LD7の
出射光を、フレネルレンズ8によりコリメートし、マイ
クロレンズアレーAにより、ファイバアレーDに集光結
合する。つまり、出射光コリメート、光分配器及び集光
結合の3つの機能の集積化を実現している。
(ヘ)発明の効果 この発明の光学装置は、以上説明したように、光学素
子の凹凸からなる光学的機能部を持つ表面と第1のガラ
ス基板の平坦な表面との間に、光学素子の光学的機能部
の屈折率とは異なる屈折率の硬化樹脂からなる層を介在
させ、更に光学素子の平坦面側に第2のガラス基板を設
け、光学素子とガラス基板を積層してあるので、次の効
果a,b,cを有する。
a)凹凸からなる光学的機能部を表面に有する光学素子
と他の部材とを集積し易い上に、その構造を持つ光学装
置を量産性に優れた簡単な工程で生産し得る。
b)光学素子の光学的機能部が硬化樹脂層により被覆さ
れ、耐塵性や耐吸湿性等の耐環境性が優れ、塵埃等によ
る光学特性の影響を解消し得る。
c)樹脂よりも外力による傷がつきにくいガラス基板が
光学素子の両側に設けられているので、全体として傷の
つきにくいものが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、一実施例に係る光学装置を示す説明図、第2
図(A)、第2図(B)、第2図(C)、第2図(D)
及び第2図(E)は、同実施例の光学装置における保護
層とフレネルレンズ体の代替を示す説明図、第3図は、
別実施例に係る光学装置を用いたLD−ファイバアレー係
合を示す説明図、第4図は、従来の光学素子を用いたフ
ァイバ結合を示す説明図である。 1:光学素子体、2:保護層、 3:ガラス基板、11:レンズ層、 13:ガラス基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−248001(JP,A) 特開 昭59−220778(JP,A) 特開 昭61−203663(JP,A) 実開 昭61−90029(JP,U)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】凹凸からなる光学的機能部および平坦面を
    それぞれ対向する表面に有する光学素子と、 少なくとも1つの平坦な表面を有する第1のガラス基板
    と、 前記光学素子の前記光学的機能部を持つ表面と前記第1
    のガラス基板の平坦な表面との間におかれ、前記光学素
    子の光学的機能部と前記第1のガラス基板の平坦な表面
    に接し、前記光学素子の光学的機能部の屈折率とは異な
    る屈折率の硬化樹脂からなる層と、 前記光学素子の平坦面側に設けられる第2のガラス基板
    とからなる光学装置。
  2. 【請求項2】前記光学的機能部は、グレーティングであ
    る請求項1に記載の光学装置。
  3. 【請求項3】前記光学的機能部は、フレネルレンズであ
    る請求項1に記載の光学装置。
  4. 【請求項4】前記光学的機能部は、マイクロレンズであ
    る請求項1に記載の光学装置。
  5. 【請求項5】前記光学的機能部は、レンズアレイである
    請求項1に記載の光学装置。
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