JP2001166254A - 光スポット群形成装置 - Google Patents
光スポット群形成装置Info
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- JP2001166254A JP2001166254A JP35192299A JP35192299A JP2001166254A JP 2001166254 A JP2001166254 A JP 2001166254A JP 35192299 A JP35192299 A JP 35192299A JP 35192299 A JP35192299 A JP 35192299A JP 2001166254 A JP2001166254 A JP 2001166254A
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- zone plate
- light
- group forming
- fresnel zone
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で廉価な光スポット群形成装置を提供す
る。 【解決手段】 ガラス基板１の一面にフレネルゾーンプ
レート２を形成し、当該一面に面する側の焦点距離ｆ１
の位置に配置された光源５からの拡散光をコリメートす
る。また、ガラス基板１の他面にフレネルゾーンプレー
トアレイ３を形成し、その焦点距離ｆ２の位置に光を収
束させる。
る。 【解決手段】 ガラス基板１の一面にフレネルゾーンプ
レート２を形成し、当該一面に面する側の焦点距離ｆ１
の位置に配置された光源５からの拡散光をコリメートす
る。また、ガラス基板１の他面にフレネルゾーンプレー
トアレイ３を形成し、その焦点距離ｆ２の位置に光を収
束させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光学式ロー
タリエンコーダに使用するための光スポット群形成装置
に関する。
タリエンコーダに使用するための光スポット群形成装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の光スポット群形成装置を
示す断面図である。光源１０１から拡散して放射された
光は、レンズホルダ１０２に保持されたコリメータレン
ズ１０３によって平行化される。平行光は、レンズホル
ダ１０４に保持されたマイクロレンズアレイ１０５によ
りそれぞれ収束され、マイクロレンズアレイ１０５の配
列状態に応じた複数のスポットが形成される。なお、上
記のようにコリメータレンズ１０３を用いる代わりに、
良質の平行光を照射する平行レーザ光装置を用いること
もできる。
示す断面図である。光源１０１から拡散して放射された
光は、レンズホルダ１０２に保持されたコリメータレン
ズ１０３によって平行化される。平行光は、レンズホル
ダ１０４に保持されたマイクロレンズアレイ１０５によ
りそれぞれ収束され、マイクロレンズアレイ１０５の配
列状態に応じた複数のスポットが形成される。なお、上
記のようにコリメータレンズ１０３を用いる代わりに、
良質の平行光を照射する平行レーザ光装置を用いること
もできる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の光
スポット群形成装置においては、コリメータレンズ１０
３が一定の厚さを有するため、光軸方向の構成距離の低
減に限界がある。また、コリメータレンズ１０３に代え
て平行光レーザ装置を用いると、高価になることは避け
られない。
スポット群形成装置においては、コリメータレンズ１０
３が一定の厚さを有するため、光軸方向の構成距離の低
減に限界がある。また、コリメータレンズ１０３に代え
て平行光レーザ装置を用いると、高価になることは避け
られない。
【０００４】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、小型で廉価な光スポット群形成装置を提供すること
を目的とする。
は、小型で廉価な光スポット群形成装置を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光スポット群形
成装置は、放射状に光を発する光源と、前記光源の光軸
方向に所定距離の位置に配置された透明基板と、前記光
源に面する側の前記透明基板の一面上に形成され、焦点
距離が前記光源からの距離に一致するゾーンプレートか
らなるコリメータ部と、前記透明基板の他面上に形成さ
れたゾーンプレートアレイからなる収束部とを備えたも
のである（請求項１）。上記のように構成された光スポ
ット群形成装置においては、コリメータ部によって、光
源から放射状に発せられた光がコリメートされ、平行光
になる。また、この平行光が収束部によって収束され、
所定の焦点距離に光スポットを形成する。
成装置は、放射状に光を発する光源と、前記光源の光軸
方向に所定距離の位置に配置された透明基板と、前記光
源に面する側の前記透明基板の一面上に形成され、焦点
距離が前記光源からの距離に一致するゾーンプレートか
らなるコリメータ部と、前記透明基板の他面上に形成さ
れたゾーンプレートアレイからなる収束部とを備えたも
のである（請求項１）。上記のように構成された光スポ
ット群形成装置においては、コリメータ部によって、光
源から放射状に発せられた光がコリメートされ、平行光
になる。また、この平行光が収束部によって収束され、
所定の焦点距離に光スポットを形成する。
【０００６】また、上記光スポット群形成装置におい
て、ゾーンプレート及びゾーンプレートアレイの各々
は、数μｍの厚さのフレネルゾーンプレートであっても
よい（請求項２）。この場合、光源以外の装置の厚さは
実質的に透明基板だけで決まる。
て、ゾーンプレート及びゾーンプレートアレイの各々
は、数μｍの厚さのフレネルゾーンプレートであっても
よい（請求項２）。この場合、光源以外の装置の厚さは
実質的に透明基板だけで決まる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態によ
る光スポット群形成装置の断面図である。なお、図示の
便宜上、各部の寸法は必ずしも実物の寸法に比例してい
ない。図において、例えば厚さ１ｍｍ程度の透明なガラ
ス基板１の一面上には、図２の（ａ）にその正面図を示
すフレネルゾーンプレート２が、リソグラフィ等の半導
体描画技術により薄膜状（厚さ数μｍ）に形成されてい
る。また、ガラス基板１の他面には、図２の（ｂ）にそ
の正面図を示すフレネルゾーンプレートアレイ３が、同
様の方法により、同様の薄膜状に設けられている。フレ
ネルゾーンプレートアレイ３は、小径なフレネルゾーン
プレートをマトリクス状に配置したものである（本例で
は５行５列の計２５個）。なお、上記ガラス基板１は、
ホルダ４により保持されている。
る光スポット群形成装置の断面図である。なお、図示の
便宜上、各部の寸法は必ずしも実物の寸法に比例してい
ない。図において、例えば厚さ１ｍｍ程度の透明なガラ
ス基板１の一面上には、図２の（ａ）にその正面図を示
すフレネルゾーンプレート２が、リソグラフィ等の半導
体描画技術により薄膜状（厚さ数μｍ）に形成されてい
る。また、ガラス基板１の他面には、図２の（ｂ）にそ
の正面図を示すフレネルゾーンプレートアレイ３が、同
様の方法により、同様の薄膜状に設けられている。フレ
ネルゾーンプレートアレイ３は、小径なフレネルゾーン
プレートをマトリクス状に配置したものである（本例で
は５行５列の計２５個）。なお、上記ガラス基板１は、
ホルダ４により保持されている。
【０００８】光源５は、放射状に光を発する小型の半導
体光源であり、例えばＬＥＤやレーザダイオードであ
る。これらはガスレーザ装置等と比べて非常に安価な光
源である。ガラス基板１上のフレネルゾーンプレート２
は、光源１に面する側にあり、光源１から光軸方向に所
定距離ｄだけ離れた位置に配置されている。この距離ｄ
は、フレネルゾーンプレート２の焦点距離ｆ１に一致す
る。フレネルゾーンプレート２の焦点距離ｆ１は、光源
５の波長をλ、フレネルゾーンプレート２のｎ番目（ｎ
は整数）の輪帯半径をｒｎとすると、 （ｒｎ ２＋ｆ１２）１／２−ｆ１＝ｎ・λ ．．．（１） の関係にある。ｆ１がｒｎより十分に大きい場合は
（１）式を簡略化して、 ｒｎ ２＝ｎ・ｆ１・λ、すなわち、ｆ１＝ｒｎ ２／（ｎ・λ） ．．．（ ２） とすることができる。そこで、上記フレネルゾーンプレ
ート２の輪帯は、前記距離ｄが、ｄ＝ｆ１となるように
設計されている。従って、光源１から放射状に発せられ
た光は、コリメータ部としてのフレネルゾーンプレート
２によってコリメートされ、平行光になる。
体光源であり、例えばＬＥＤやレーザダイオードであ
る。これらはガスレーザ装置等と比べて非常に安価な光
源である。ガラス基板１上のフレネルゾーンプレート２
は、光源１に面する側にあり、光源１から光軸方向に所
定距離ｄだけ離れた位置に配置されている。この距離ｄ
は、フレネルゾーンプレート２の焦点距離ｆ１に一致す
る。フレネルゾーンプレート２の焦点距離ｆ１は、光源
５の波長をλ、フレネルゾーンプレート２のｎ番目（ｎ
は整数）の輪帯半径をｒｎとすると、 （ｒｎ ２＋ｆ１２）１／２−ｆ１＝ｎ・λ ．．．（１） の関係にある。ｆ１がｒｎより十分に大きい場合は
（１）式を簡略化して、 ｒｎ ２＝ｎ・ｆ１・λ、すなわち、ｆ１＝ｒｎ ２／（ｎ・λ） ．．．（ ２） とすることができる。そこで、上記フレネルゾーンプレ
ート２の輪帯は、前記距離ｄが、ｄ＝ｆ１となるように
設計されている。従って、光源１から放射状に発せられ
た光は、コリメータ部としてのフレネルゾーンプレート
２によってコリメートされ、平行光になる。
【０００９】一方、収束部としてのフレネルゾーンプレ
ートアレイ３の各ゾーンプレートは、焦点距離ｆ２の位
置に光スポットを形成するように輪帯が設計されてい
る。ガラス基板１を通過した平行光は、フレネルゾーン
プレートアレイ３によって焦点距離ｆ２の位置に収束
し、微小な光スポットを形成する。上記のような構成に
より、従来のコリメータレンズは不要となり、光軸方向
への寸法は大幅に低減される。例えば、従来の構成（図
４）ではコリメータレンズ１０３のみでも３ｍｍ程度の
厚みが必要な場合でも、本実施形態のように数μｍの薄
膜状のフレネルゾーンプレート２とフレネルゾーンプレ
ートアレイ３とをガラス基板１の両面に形成したものに
よれば、コリメータ部と収束部とを合わせても実質的に
ガラス基板１の厚さに等しい１ｍｍ程度の厚さに製作す
ることができる。
ートアレイ３の各ゾーンプレートは、焦点距離ｆ２の位
置に光スポットを形成するように輪帯が設計されてい
る。ガラス基板１を通過した平行光は、フレネルゾーン
プレートアレイ３によって焦点距離ｆ２の位置に収束
し、微小な光スポットを形成する。上記のような構成に
より、従来のコリメータレンズは不要となり、光軸方向
への寸法は大幅に低減される。例えば、従来の構成（図
４）ではコリメータレンズ１０３のみでも３ｍｍ程度の
厚みが必要な場合でも、本実施形態のように数μｍの薄
膜状のフレネルゾーンプレート２とフレネルゾーンプレ
ートアレイ３とをガラス基板１の両面に形成したものに
よれば、コリメータ部と収束部とを合わせても実質的に
ガラス基板１の厚さに等しい１ｍｍ程度の厚さに製作す
ることができる。
【００１０】上記のように構成された光スポット群形成
装置を、例えばスリットシャッタ方式の光学式ロータリ
エンコーダに採用すれば、フレネルゾーンプレートアレ
イ３の焦点距離ｆ２の位置にスリット板をおくことによ
り、高精度なロータリエンコーダを製作することができ
る。また、これ以外にも、複数の光スポットを必要とす
る種々の光学装置に適用することができる。
装置を、例えばスリットシャッタ方式の光学式ロータリ
エンコーダに採用すれば、フレネルゾーンプレートアレ
イ３の焦点距離ｆ２の位置にスリット板をおくことによ
り、高精度なロータリエンコーダを製作することができ
る。また、これ以外にも、複数の光スポットを必要とす
る種々の光学装置に適用することができる。
【００１１】図３は、フレネルゾーンプレート２及びフ
レネルゾーンプレートアレイ３の異なるパターンを示す
正面図である。図の（ａ）において、ガラス基板１の一
面におけるフレネルゾーンプレート２は、全域ではな
く、四隅を残して円形に形成される。一方、（ｂ）に示
すように、フレネルゾーンプレートアレイ３は、全体と
して円形に近づけられ、フレネルゾーンプレート２の守
備範囲となる領域の裏側に収まるように配置される。こ
のように構成したフレネルゾーンプレート２及びフレネ
ルゾーンプレートアレイ３も、前述の図２に示したもの
と同様の作用効果を奏する。
レネルゾーンプレートアレイ３の異なるパターンを示す
正面図である。図の（ａ）において、ガラス基板１の一
面におけるフレネルゾーンプレート２は、全域ではな
く、四隅を残して円形に形成される。一方、（ｂ）に示
すように、フレネルゾーンプレートアレイ３は、全体と
して円形に近づけられ、フレネルゾーンプレート２の守
備範囲となる領域の裏側に収まるように配置される。こ
のように構成したフレネルゾーンプレート２及びフレネ
ルゾーンプレートアレイ３も、前述の図２に示したもの
と同様の作用効果を奏する。
【００１２】なお、上記フレネルゾーンプレートアレイ
３は、必要に応じて任意の配置にすることができる。ま
た、上記実施形態のゾーンプレート（２，３）は、フレ
ネルゾーンプレートであるが、バイナリーゾーンプレー
トも同様に用いることができる。また、上記実施形態の
ゾーンプレート（２，３）は、同心円状のものである
が、これらに代えて線状帯からなるリニアゾーンプレー
ト及びリニアゾーンプレートアレイを用いて、同様にコ
リメート及び収束を行う構成とすることもできる。
３は、必要に応じて任意の配置にすることができる。ま
た、上記実施形態のゾーンプレート（２，３）は、フレ
ネルゾーンプレートであるが、バイナリーゾーンプレー
トも同様に用いることができる。また、上記実施形態の
ゾーンプレート（２，３）は、同心円状のものである
が、これらに代えて線状帯からなるリニアゾーンプレー
ト及びリニアゾーンプレートアレイを用いて、同様にコ
リメート及び収束を行う構成とすることもできる。
【００１３】
【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項１の光スポット群形成装置によれ
ば、透明基板の一面に形成されたコリメータ部によっ
て、光源から放射状に発せられた光を平行化し、他面に
形成された収束部によって所定の焦点距離に光スポット
を形成するので、光軸方向に非常に小型で、廉価な装置
を提供することができる。
効果を奏する。請求項１の光スポット群形成装置によれ
ば、透明基板の一面に形成されたコリメータ部によっ
て、光源から放射状に発せられた光を平行化し、他面に
形成された収束部によって所定の焦点距離に光スポット
を形成するので、光軸方向に非常に小型で、廉価な装置
を提供することができる。
【００１４】請求項２の光スポット群形成装置によれ
ば、光源以外の装置の厚さは実質的に透明基板だけで決
まり、従って、光スポット群形成装置は光軸方向に非常
に薄くなる。
ば、光源以外の装置の厚さは実質的に透明基板だけで決
まり、従って、光スポット群形成装置は光軸方向に非常
に薄くなる。
【図１】本発明の一実施形態による光スポット群形成装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図２】（ａ）は、ガラス基板の一面に設けられたフレ
ネルゾーンプレートを示す正面図であり、（ｂ）は、ガ
ラス基板の他面に設けられたフレネルゾーンプレートア
レイを示す正面図である。
ネルゾーンプレートを示す正面図であり、（ｂ）は、ガ
ラス基板の他面に設けられたフレネルゾーンプレートア
レイを示す正面図である。
【図３】（ａ）は、ガラス基板の一面に設けられた他の
形態のフレネルゾーンプレートを示す正面図であり、
（ｂ）は、ガラス基板の他面に設けられた他の配置のフ
レネルゾーンプレートアレイを示す正面図である。
形態のフレネルゾーンプレートを示す正面図であり、
（ｂ）は、ガラス基板の他面に設けられた他の配置のフ
レネルゾーンプレートアレイを示す正面図である。
【図４】コリメータレンズを用いた従来の光スポット群
形成装置である。
形成装置である。
１ ガラス基板 ２ フレネルゾーンプレート ３ フレネルゾーンプレートアレイ ５ 光源
Claims (2)
- 【請求項１】放射状に光を発する光源と、 前記光源の光軸方向に所定距離の位置に配置された透明
基板と、 前記光源に面する側の前記透明基板の一面上に形成さ
れ、焦点距離が前記光源からの距離に一致するゾーンプ
レートからなるコリメータ部と、 前記透明基板の他面上に形成されたゾーンプレートアレ
イからなる収束部とを備えたことを特徴とする光スポッ
ト群形成装置。 - 【請求項２】前記ゾーンプレート及び前記ゾーンプレー
トアレイの各々は、数μｍの厚さのフレネルゾーンプレ
ートである請求項１記載の光スポット群形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35192299A JP2001166254A (ja) | 1999-12-10 | 1999-12-10 | 光スポット群形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35192299A JP2001166254A (ja) | 1999-12-10 | 1999-12-10 | 光スポット群形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001166254A true JP2001166254A (ja) | 2001-06-22 |
Family
ID=18420543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35192299A Pending JP2001166254A (ja) | 1999-12-10 | 1999-12-10 | 光スポット群形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001166254A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008058311A (ja) * | 2002-05-16 | 2008-03-13 | Applera Corp | 生物学的試験のためのレンズアセンブリ |
| US9157860B2 (en) | 2002-05-16 | 2015-10-13 | Applied Biosystems, Llc | Achromatic lens array |
| WO2020066981A1 (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | Ｓｃｉｖａｘ株式会社 | 回折光学素子およびこれを用いたドットプロジェクタ等の光学系装置 |
-
1999
- 1999-12-10 JP JP35192299A patent/JP2001166254A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008058311A (ja) * | 2002-05-16 | 2008-03-13 | Applera Corp | 生物学的試験のためのレンズアセンブリ |
| EP2302420B1 (en) * | 2002-05-16 | 2014-07-09 | Life Technologies Corporation | Optical detection system with a lens matrix device for biological testing |
| US9157860B2 (en) | 2002-05-16 | 2015-10-13 | Applied Biosystems, Llc | Achromatic lens array |
| US9310301B2 (en) | 2002-05-16 | 2016-04-12 | Applied Biosystems, Llc | Lens assembly for biological testing |
| US9448103B2 (en) | 2002-05-16 | 2016-09-20 | Applied Biosystems, Llc | Achromatic lens array |
| WO2020066981A1 (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | Ｓｃｉｖａｘ株式会社 | 回折光学素子およびこれを用いたドットプロジェクタ等の光学系装置 |
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