JP2004264364A

JP2004264364A - 光学素子アレイ、光学素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004264364A
Application number: JP2003041655A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Murata; 淳村田; Shoji Nakamura; 正二中村; Yoshiyuki Shimizu; 義之清水; Atsushi Ashino; 淳芦野; Masaaki Haruhara; 正明春原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】面形状精度が安定し、生産性が高く、かつ安価に製造でき、しかも製造や組立ての際の位置調整を容易にできる光学素子アレイ、光学素子、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】複数の光学素子が一体に形成された光学素子アレイ１０であって、非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部１０ａと、光学的有効部１０ａから延出した延出部１０ｂと、延出部１０ｂに形成され光学素子アレイ１０を位置決めできる位置決め部１１とが一体に形成されている。位置決め部１１が一体に形成されているので、光学素子アレイ１０を切断して複数の光学素子１２を得る際に、位置決め部１１を用いて位置決めをすることができる。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体レーザ装置等に用いる光学素子アレイ及び光学素子に関し、特に高出力の半導体レーザによる溶接機や切断機等の加工機に用いる半導体レーザ装置用の光学素子アレイ、光学素子、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ装置に関する技術として、例えば半導体レーザアレイから放射した光の集光度を高め、しかも光ファイバアレイから出力する光の密度を上げることのできる装置が提案されている（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
このような半導体レーザ装置に用いる光学素子には、例えば半円柱状のレンズや、双曲線状のレンズがあり、レンズ同士を貼り合わせて用いる場合もある。この場合、複雑な形状に対応するため、イオン交換レンズや研磨加工レンズが用いられていた。
【０００４】
また、あらかじめ準備した光学レンズ用母材を、線引き処理して所定形状の光学レンズを得る技術が提案されている（例えば下記特許文献２、３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３３５７５５号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−３３８２８１号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開２００２−３３８２８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のようなイオン交換レンズや研磨加工レンズは、一品一品を個別に加工するため、面形状の精度のばらつきが大きく、このばらつきが集光性や結合効率にも大きく影響するという問題があった。面形状の精度は厳格に確保する必要があり、このため、加工工程が長くなる上、安定した形状の確保も困難となり、これに伴い製造コストも増大し、高価なレンズとなっていた。
【０００９】
さらに、加工面全体が光学的有効面として加工されているため、装置に保持するためには、新たな部材を接着したり、位置合わせのために冶工具を用いなければならず、複雑な調整を必要としていた。
【００１０】
また、装置への保持に関しては、前記特許文献２、３の技術も同様であり、線引き処理は新たな形状を付加するというものではなく、例えば装置に保持する部材が必要であれば、別工程で付加する必要があった。
【００１１】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、面形状精度が安定し、生産性が高く、かつ安価に製造でき、しかも製造や組立ての際の位置調整を容易にできる光学素子アレイ、光学素子、及びその製造方法に関する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第１の光学素子アレイは、複数の光学素子が一体に形成された光学素子アレイであって、非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部から延出した延出部と、前記延出部に形成され前記光学素子アレイを位置決めできる位置決め部とが一体に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の光学素子アレイは、非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部が形成された面と略直交する面に、前記略直交する面の長手方向に延びた溝が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
次に、本発明の第１の光学素子は、非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部から延出した延出部と、前記延出部に形成され前記光学素子アレイを位置決めできる位置決め部とが一体に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の光学素子は、非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部から延出した放熱部とが一体に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第３の光学素子は、光学的有効部以外の部分を、前記光学的有効部に比べ、表面粗さを大きくした粗面としていることを特徴とする。
【００１７】
次に、本発明の光学素子アレイの製造方法は、前記各光学素子アレイの製造方法であって、１対の押圧型の間に配置した光学素子材料を加圧して前記光学素子アレイを成形することを特徴とする。
【００１８】
次に、本発明の第１の光学素子の製造方法は、前記各光学素子の製造方法であって、１対の押圧型の間に配置した光学素子材料を加圧して前記光学素子を成形することを特徴とする。
【００１９】
次に、本発明の第２の光学素子の製造方法は、前記本発明の各光学素子アレイを用いた光学素子の製造方法であって、前記位置決め部を用いて前記光学素子アレイを位置決めした後、それぞれ前記非円筒面又は円筒面を含んだ複数の光学素子になるように、前記光学素子アレイを切断することを特徴とする。
【００２０】
次に、本発明の光源ユニットの製造方法は、非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部から延出した延出部と、前記延出部に形成され前記光学素子アレイを位置決めできる位置決め部とが一体に形成されている光学素子アレイを、それぞれが前記光学的有効部及び前記位置決め部を含むように切断して複数の光学素子を作製し、
組み合わされる他の光学素子との位置決めに、前記切断して得られた光学素子の前記位置決め部を用いることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第２の光源ユニットの製造方法は、非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部が形成された面と略直交する面に、前記略直交する面の長手方向に延びた溝が形成されている光学素子アレイを、それぞれが前記光学的有効部及び前記溝を含むように切断して複数の光学素子を作製し、
前記溝部に接着材を充填して前記溝の位置に板状部材を接着し、前記板状部材を、組み合わされる他の光学素子との接合、及び光源部との接合の少なくともいずれかに用いることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の光学素子アレイによれば、位置決め部が一体に形成されているので、光学素子アレイを切断して複数の光学素子を得る際に、位置決め部を用いて位置決めをすることができる。
【００２３】
本発明の第２の光学素子アレイによれば、光学素子アレイを切断することにより、溝が形成された光学素子が得られるので、この溝を接着材の溜り部として利用できる。
【００２４】
本発明の第１の光学素子によれば、位置決め部が一体に形成されているので、組み合わされる光学素子との位置調整に位置決め部を用いることができる。
【００２５】
本発明の第２の光学素子によれば、放熱部が一体に形成されているので、放熱に有利になる。
【００２６】
本発明の第３の光学素子によれば、光学的有効部以外の部分に粗面が形成されているので、余分な光が光学素子に入射するのを防止でき、迷光対策になる。
【００２７】
本発明の光学素子アレイの製造方法によれば、１対の押圧型の間に配置した光学素子材料を加圧して光学素子アレイを成形するので、面形状精度が安定し、生産性が高く、かつ安価に製造できる。
【００２８】
本発明の第１の光学素子アレイの製造方法によれば、１対の押圧型の間に配置した光学素子材料を加圧して光学素子を成形するので、面形状精度が安定し、生産性が高く、かつ安価に製造できる。
【００２９】
本発明の第２の光学素子の製造方法によれば、光学素子アレイの切断の際に位置決めに、光学素子アレイと一体になった位置決め部を用いるので、位置決めが容易になる。
【００３０】
本発明の第１の光源ユニットの製造方法によれば、光学素子アレイの切断の際に位置決めに、光学素子アレイと一体になった位置決め部を用いるので、位置決めが容易になる。
【００３１】
本発明の第２の光源ユニットの製造方法によれば、溝を接着材の溜り部として利用でき、板状部材の接着が容易になる。
【００３２】
前記本発明の第１の光学素子アレイにおいては、前記位置決め部は、前記光学素子アレイの２対の対角位置のうち少なくとも１対の対角位置に形成されていることが好ましい。この構成によれば、光学素子アレイを横方向、縦方向に位置決めできる。
【００３３】
また、前記位置決め部は、前記延出部から突出した突起であることが好ましい。
【００３４】
また、前記位置決め部は、前記非円筒面又は円筒面に比べ表面粗さを大きくした粗面であることが好ましい。
【００３５】
また、前記位置決め部は、前記延出部を切り欠いた切り欠きであることが好ましい。
【００３６】
また、前記延出部に複数の突起で形成された突起の列が形成されており、前記位置決め部は、前記複数の突起のうち、少なくとも一部であることが好ましい。この構成によれば、切断により得られた複数の光学素子に突起を残すことができ、この突起を他の光学素子と組み合わせる際の位置調整に用いることができる。
【００３７】
また、前記延出部に隣接し、前記光学素子アレイの幅を広げるように延出した放熱部がさらに形成されていることが好ましい。
【００３８】
また、前記位置決め部は、非円筒面又は円筒面が形成された面と反対側の面に形成され、内面が非円筒面又は円筒面に対応する複数の凹部であることが好ましい。この構成によれば、切断により得られた複数の光学素子に凹部を残すことができ、この凹部を他の光学素子と組み合わせる際の位置調整に用いることができる。
【００３９】
前記本発明の第１の光学素子においては、前記位置決め部は、前記延出部から突出した突起であることが好ましい。
【００４０】
また、前記位置決め部は、前記非円筒面又は円筒面に比べ表面粗さを大きくした粗面であることが好ましい。
【００４１】
また、前記延出部に隣接し、前記光学素子の幅を広げるように延出した放熱部がさらに形成されていることが好ましい。
【００４２】
前記本発明の第２の光学素子においては、前記放熱部は、前記光学的有効部に比べ厚さを薄くしていることが好ましい。この構成によれば、放熱に有利となる。
【００４３】
本発明の第１の光源ユニットの製造方法においては、前記位置決め部は、非円筒面又は円筒面が形成された面と反対側の面に形成され、内面が非円筒面又は円筒面に対応する複数の凹部であり、
組み合わされる他の光学素子との位置決めを、前記他の光学素子の非円筒面又は円筒面に、前記凹部を組み合わせて行うことが好ましい。この構成によれば、凹部の形状を組み合わされる他の光学素子の凸部の形状に対応させておけば、位置決めが容易になる。
【００４４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
実施の形態１は、光学素子アレイの成形に関するものである。図１の各図は、実施の形態１に係る光学素子アレイの製造方法の工程断面図である。本実施の形態に係る成型用の金型ブロック４は、胴型３、及び押圧型である下型１、上型２を備えている。成形装置には、予熱ステージ、プレスステージ、冷却ステージが配置されており、３組の金型ブロック４をこれらの各ステージに順次搬送していく機構（図示せず）が設けられている。
【００４６】
ここで、各ステージでの温度Ｔとプレス圧力Ｐとの組み合わせの設定は、予熱ステージ、プレスステージ、冷却ステージの順に、設定１（予熱温度Ｔ１、予備圧力Ｐ１）、設定２（プレス温度Ｔ２、プレス圧力Ｐ２）、設定３（冷却温度Ｔ３、冷却圧力Ｐ３）とする。温度Ｔの調節は、加圧手段である上プレスヘッド７、下プレスヘッド８に内蔵された加熱手段であるヒータ９の発熱量を調節して行い、プレス圧力Ｐの調節は、上下プレスヘッド７、８の加圧力を調節して行う。
【００４７】
また、プレスステージには、変位センサ５が装備されており、演算処理付きシーケンサ１０が制御装置として設けられている。
【００４８】
図２は、金型ブロック４の分解斜視図である。光学素子材料６は下型１と上型２との間に配置されることになる。胴型３には開口部３ａが形成されており、成形時には、図１に示したように、胴型３の内部に下型１の先端部と上型２の先端部とが光学素子材料６を挟み込んだ状態で配置されていることになる。なお、図２では、下型１、上型２は先端部のみを図示している。
【００４９】
下型１には、溝状部１ａが形成されており、溝形状部１ａの形状は、内面形状が非円筒面又は円筒面に対応する形状である。このため、光学素子材料６には、非円筒面又は円筒面が転写されることになる。
【００５０】
図１に示したように、金型ブロック４は、上プレスヘッド７と下プレスヘッド８との間に挟まれている。各ステージ上に下プレスヘッド８を載置した状態で、上プレスヘッド８により、金型ブロック４を加圧することにより、光学素子材料６を加圧することができる。より具体的には、上型２の外周面と胴型３の内周面とが摺動しながら、上型２と下型１との間隔が狭まり、光学素子材料６を加圧することになる。
【００５１】
以下、図１を参照しながら工程順に説明する。まず、図１（ａ）に示したように、下型１上に光学素子材料６を載置して、下型１の上面、上型２の下面、及び胴型３の内周面で囲まれたキャビティ内に光学素子材料６が配置された状態にする。この状態の金型ブロック４を予熱ステージ上で予備加熱する。
【００５２】
本実施の形態では、光学素子材料６にホウ珪酸ガラス（ガラス転移点Ｔｇ＝５２０℃）の平板研磨硝材を用い、縦９．５ｍｍ、横１４．５ｍｍ、厚さ１ｍｍの大きさのものを用いた。また、予備加熱の予熱温度Ｔ１は、ガラス屈服点Ａｔ＝５６０℃以上（例えば６００℃）に設定し、予備圧力をＰ１（９．８×１０^７Ｎ／ｍ^２）に設定した。この設定の下、一定タクト（ｔ＝１００秒）で、プレスステージ上に搬送して、次工程である図１（ｂ）のプレス工程へ移行させる。
【００５３】
図１（ｂ）のプレス工程においては、金型ブロック４を加熱しながら、上プレスヘッド７で上型２を加圧して、光学素子材料６を変形させて光学素子アレイ６ａを成形する。プレス温度Ｔ２は、例えば５８０℃に設定し、プレス圧力Ｐ２は、例えば９．８×１０^９Ｎ／ｍ^２とする。光学素子アレイ６ａの成形後は、冷却ステージ上に搬送して、次工程である図１（ｃ）の冷却工程へ移行させる。
【００５４】
金型ブロック４は、図１（ｃ）の冷却工程において冷却され、成形された光学素子アレイ６ａも冷却されることになる。冷却工程においては、上型２及び下型１に加工された光学素子有効転写面の形状を光学素子材料に転写しながら固化させることになる。このため、所定の冷却圧力Ｐ３で加圧しながら、冷却温度Ｔ３まで冷却する。冷却圧力Ｐ３は、例えば４．９×１０^９Ｎ／ｍ^２に設定し、冷却温度Ｔ３は、ガラス転移点以下の例えば５１５℃に設定する。
【００５５】
光学素子アレイ６ａがガラス転移点以下の温度に到達すると、プレス開放して（加圧を解除して）、光学素子アレイ６ａをキャビティ内から取り出す。図３は、光学素子アレイ６ａを下型１から離型させた状態を示す要部拡大斜視図である。成形後の光学素子アレイ６ａは、下型１の溝状部１ａの形状が転写され、３本の非円筒面６ｂが形成されている。
【００５６】
また、成形機チャンバー内は、Ｎ_２還元雰囲気に置換されており、金型の酸化を防止している。このことにより、光学素子素材と金型転写面との密着性を低下させており、光学素子アレイ６ａのキャビティ内から取り出しを容易にしている。本実施の形態では、光学素子アレイ６ａの大きさは、厚さ０．８ｍｍの略長方形（１０×１５ｍｍ）であった。
【００５７】
ここで、シリドリカル（円筒）面を有する光学素子は、光の広がりを平行に直したり、集光したりすることができる。この場合、光学素子の各円筒面の収差（集光のばらつき）をなくすためには、非円筒面を利用がよいことが知られている。
【００５８】
円筒面、非円筒面のいずれについても、面形状精度は厳格であり、特に非円筒面の作成は、機械加工や貼り合わせなどの工法では加工精度のばらつきを抑えることが極めて困難であった。これに対して、本実施の形態のように、一旦所定形状に加工した金型を用いてガラス面に非円筒面を転写する製造方法によれば、機械加工や貼り合わせなどの工法に比べ、加工精度のばらつきを抑えることができ、面形状精度を安定させることができる。さらに、生産性に優れており、製造コストの点でも有利である。このため、本実施の形態は、特に非円筒面を有する光学素子の製造に有用である。
【００５９】
また、一旦所定形状に加工しておけば、以下の各実施の形態に示すように、非円筒面や円筒面に加えて、位置決め用等に用いる突起や溝等も一体に成形した光学素子アレイを成形することも容易である。
【００６０】
なお、本実施形態では、３つのステージを用いて成形する例で説明したが、１つのステージを用いて成形してもよい。
【００６１】
また、金型の材料は、加工後の鏡面性を有し、成形時の温度に耐えるようにＳｉＣ等のセラミックやＷＣ（超硬）を用いることが好ましく、安価な材料としてＳＵＳ等を用いてもよい。また、成形時のガラスとの反応を少しでも低減させるためにはグラッシーカーボン等を用いてもよい。また、母材を各種セラミック、又は金属とし、表面に金属又はカーボン等の薄膜を形成し成形用金型として用いてもよい。例えば、超硬材料にカーボン（ＤＬＣ）の被膜をして成形用金型として用いてもよい。
【００６２】
以下、本実施の形態で説明した製造方法により成形した後の実施の形態について説明する。実施の形態２〜１０はいずれも、本実施の形態で説明した製造方法を経たものである。
【００６３】
（実施の形態２）
図４（ａ）は、実施の形態２に係る成形後の光学素子アレイの斜視図である。本図に示した光学素子アレイ１０は、非円筒面又は円筒面を有する凸部１０ａが矢印ａ方向（凸部１０ａの長手方向と直交する方向）に多数配列されて光学的有効部を形成している。光学的有効部の両側には、光学的有効部から延出した延出部１０ｂが光学的有効部と一体に形成されている。
【００６４】
光学素子アレイ１０を所定幅で、矢印ａ方向に切断すれば、複数の光学素子が得られる。図４（ｂ）に示した光学素子１２は、図４（ａ）の光学素子アレイ１０を所定幅で、矢印ａ方向に切断して得られた光学素子の一つを示している。
【００６５】
光学素子アレイ１０は４つのコーナ部のうち、互いに対角位置にある２箇所のコーナ部近傍に１対の突起１１が光学素子アレイ１０と一体に形成されている。すなわち、突起１１は、延出部１０ｂと一体に延出部１０ｂとは別個に追加されたものである。突起１１は、凸部１０ａを成形する押圧型に突起１１の外形に対する凹状部を形成しておくことにより形成可能である。
【００６６】
なお、光学素子アレイ１０のコーナ部は、通常破線で示したような面取り状になるので、突起１１に対応する成形型の凹状部の位置は、これを見越して決定する。
【００６７】
突起１１は、光学素子アレイ１０の切断の際の位置決めに用いることができる。すなわち、突起１１を治具等の固定手段に係合させれば、突起１１は対角位置に２箇所形成されているので、横方向（矢印ａ方向）、縦方向（矢印ｂ方向）のいずれにも移動しないように位置決めすることができる。
【００６８】
また、突起１１は対角位置に形成されているので、突起１１を用いた位置決め部分が、光学素子アレイ１０を矢印ａ方向に切断するカッターと干渉しないようにすることができる。
【００６９】
このように、突起１１を用いて位置決めした状態で、複数のカッターを用いて、光学素子アレイ１０を矢印ａ方向に同時に切断すれば、側面の長手方向（矢印ａ方向）に対する凸部１２ａ（円筒面）の軸方向（矢印ｂ方向）の直交度の確保された光学素子１２を複数得ることができる。
【００７０】
図４（ｃ）は、光学素子アレイの別の例に係る斜視図である。本図に示した光学素子アレイ１３は、非円筒面又は円筒面の凸部１３ａが矢印ａ方向（凸部１３ａの長手方向と直交する方向）に複数配列されている。図４（ｄ）に示した光学素子は、図４（ｃ）の光学素子アレイ１３を光学的有効面である凸部１３ａを含むように、矢印ａ方向に切断したものである。図４（ｃ）に示した光学素子アレイ１３からは、３個の光学素子１５が得られることになる。
【００７１】
本図に示した光学素子アレイ１３についても、４つのコーナ部のうち、互いに対角位置にある２箇所のコーナ部に１対の突起１４が光学素子アレイ１３と一体に形成されている。このため、突起１４を用いて位置決めすることにより、矢印ａ方向の切断方向と凸部１３ａ（円筒面）の軸方向の平行度の精度を確保できる。このため、複数のカッターを用いて、光学素子アレイ１３を矢印ａ方向に同時に切断すれば、切断が凸部１３ａに及ぶことがなく、図４（ｄ）に示したような光学素子を精度良く得ることができる。
【００７２】
（実施の形態３）
図５（ａ）は、実施の形態３に係る成形後の光学素子アレイの斜視図である。基本構成は、図４（ａ）に示した光学素子アレイ１０と同様であるが、図４（ａ）の構成が位置決め用突起１１を備えているのに対して、図５（ａ）に示した光学素子アレイ１６の構成は、これに代えて粗面領域１７を備えている。
【００７３】
粗面領域の位置は、図４（ａ）の突起１１の位置と同様であり、光学素子アレイ１６の４つのコーナ部のうち、互いに対角位置にある２箇所のコーナ部に形成されている。粗面領域１７は、凸部１６ａを成形する押圧型に、凸部１６ａに対応する部分に比べ表面粗さを大きくした粗面を形成することにより得ることができる。光学素子アレイ１６のコーナ部が破線で示したような面取り状になる場合に、これを見越して、粗面領域１７の位置を決定することは、実施の形態２と同様である。
【００７４】
粗面領域１７を治具等の固定手段への固定位置にすれば、固定が確実になり、粗面領域１７を用いて位置決めした状態で、複数のカッターを用いて、光学素子アレイ１６を所定幅で矢印ａ方向に同時に切断すれば、図４（ｂ）に示したような光学素子１２を複数得ることができる。
【００７５】
図５（ｂ）は、成形後の光学素子アレイの別の例に係る斜視図である。本図に示した光学素子アレイ１８の基本構成は、図４（ｃ）に示した光学素子アレイ１３と同様であり、位置決め用突起１４に代えて、粗面領域１９を形成したものである。粗面領域１９は、図５（ａ）の構成と同様に、位置決めに用いることができ、粗面領域を用いて位置決めした状態で、複数のカッターを用いて、光学素子アレイを矢印ａ方向に凸部１８ａに沿って同時に切断すれば、図４（ｄ）に示したような光学素子１５を複数得ることができる。
【００７６】
（実施の形態４）
図６（ａ）は、実施の形態４に係る成形後の光学素子アレイの斜視図である。基本構成は、図４（ａ）に示した光学素子アレイ１０と同様であるが、図４（ａ）の構成が位置決め用突起１１を備えているのに対して、図６（ａ）の光学素子アレイ２０は、これに代えて切り欠き２１を形成したものである。切り欠き２１は、対向する２辺に形成されている。切り欠き２１は、一対の押圧型の少なくともいずれかに切り欠き２１の形状に対応する凸状部を設けておくことにより、形成可能である。
【００７７】
切り欠き２１の形状に対応する治具等の固定手段の突起部を切り欠き２１に係合させれば、横方向（矢印ａ方向）、縦方向（矢印ｂ方向）のいずれにも移動しないように位置決めすることができる。この状態で、複数のカッターを用いて、光学素子アレイ２０を所定幅で矢印ａ方向に同時に切断すれば、図４（ｂ）に示したような光学素子１２を複数得ることができる。
【００７８】
図６（ｂ）は、成形後の光学素子アレイの別の例に係る斜視図である。基本構成は、図４（ｃ）に示した光学素子アレイ１３と同様であるが、図４（ｃ）の構成が位置決め用突起１４を備えているのに対して、図６（ｂ）の光学素子アレイ２２は、これに代えて切り欠き２３を形成したものである。切り欠き２３に関する説明は、図６（ａ）の場合と同等である。
【００７９】
切り欠き２３を用いて位置決めした状態で、複数のカッターを用いて、光学素子アレイ２２を矢印ａ方向に凸部２３ａに沿って同時に切断すれば、図４（ｄ）に示したような光学素子１５を複数得ることができる。
【００８０】
（実施の形態５）
図７（ａ）は、実施の形態５に係る成形後の光学素子アレイの斜視図である。突起２５の配置を除き、基本構成は、図４（ａ）に示した光学素子アレイ１０と同様である。本図に示した光学素子アレイ２４は、凸部２４ａが形成された光学的有効面から延出した両側の延出部２４ｂに突起２５が複数個形成され、突起２５の列を形成している。一対の延出部２４ｂのうち、片側の延出部２４ｂの突起２５は、それぞれ他方の延出部２４ｂの突起２５に対応しており、左右１対の突起が、複数組形成されていることになる。
【００８１】
切断の際の位置決めは、前記実施の形態２同様に、対角位置にある一組の突起２５を用いることができる。突起２５を用いて位置決めした状態で、複数のカッターを用いて、光学素子アレイ２４を所定幅で矢印ａ方向に同時に切断すれば、光学素子を複数得ることができる。図７（ｂ）は、切断により得られた光学素子の斜視図を示している。本図に示した光学素子２６は、左右１対の突起２５を１組含んでいる。
【００８２】
図７（ｃ）は、光源ユニットの製造において、光学素子２６を他の光学素子２７に組み合わせる際の様子を示した斜視図であり、図７（ｄ）は、光学素子２６と光学素子２７との間の位置調整が完了した状態を示す斜視図である。光学素子２６は突起２５を備えているので、組み合わせ対象である光学素子２７を固定した状態で、突起２５を移動調整可能な治具等の固定手段に固定したうえで、光学素子２６を光学素子２７に移動させることにより、光学素子２６と光学素子２７との間の位置調整が可能になる。
【００８３】
位置調整後は、別途支持板等を介して光学素子２６と光学素子２７とを固定し、この組立体を光源基板に取り付けることになる。
【００８４】
すなわち、本実施の形態によれば、突起２５を切断の際の位置決めに用いることができるとともに、切断後においても突起２５を備えているので、光源ユニットを製造する際に、突起２５を光学素子２６の位置調整に用いることができる。
【００８５】
（実施の形態６）
図８（ａ）は、光源ユニットの製造において、光学素子同士を組み合わせる際の様子を示した斜視図である。本図に示した光学素子２８は、円筒面又は非円筒面を有する凸部２８ａが形成された側と反対側に凹部２９が形成されている。凹部２９の形状は、組み合わせ対象である光学素子３０の円筒面又は非円筒面の凸部３０ａの形状に対応している。このような形状は、一対の押圧型のうち、凸部２８ａに対応する押圧型と反対側の押圧型に、凹部２９の形状に対応する凸形状を形成することにより、成形可能である。
【００８６】
図８（ｂ）は、光学素子２８と光学素子３０とを組み合わせた状態の斜視図を示している。光学素子２８の凹部２９の形状は、光学素子３０の凸部３０ａに対応しているので、凹部２９と凸部３０ａとを係合させれば、光学素子２８と光学素子３０との間の位置調整も完了していることになる。凹部２９、凸部３０ａの少なくともいずれかに、接着剤を塗布しておけば、位置調整とあわせて光学素子２８と光学素子３０との接合も可能になる。光学素子２８と光学素子３０との接合後は、別途支持板等を介してこの組立体を光源基板に取り付けることになる。
【００８７】
（実施の形態７）
図９（ａ）は、実施の形態８に係る成形後の光学素子アレイの斜視図を示している。本図に示した光学素子アレイ３１は、主要部分の構成は図７（ａ）に示した光学素子アレイ２４と同様である。光学素子アレイ３１は、突起３２の列が形成された領域に隣接し、光学素子アレイ３１の幅を広げるように延出した放熱部３３がさらに形成されている。放熱部３３は平板状であり、放熱効果を高めるため、凸部３１ａが形成された光学的有効部に比べ厚さを薄くしている。
【００８８】
実施の形態５と同様に、複数のカッターを用いて、光学素子アレイ３１を所定幅で矢印ａ方向に同時に切断すれば、図９（ｂ）に示したような光学素子３４を複数得ることができる。図９（ｂ）は、切断後の光学素子の斜視図を示している。本図に示し光学素子３４は、左右１対の突起３２を１組含むように切断して得られたものである。光学素子３４は、突起３２が形成された領域に隣接して平板状の放熱部３３ａが形成されている。光学素子を半導体レーザ装置に用いた場合、レーザ光の通過により、光学素子は高熱になるが、本実施の形態に係る光学素子３４は、放熱部３３ａを備えているので、放熱に有利である。
【００８９】
なお、図９（ａ）、（ｂ）を用いて、突起３２を有する構成を前提に説明したが、突起が形成された領域がなく、凸部３１ａが形成された光学的有効部から直接延出した放熱部を有する構成でもよい。
【００９０】
図９（ｃ）は、別の例に係る光学素子の斜視図である。本図に示した光学素子３５は、凸部３５ａが形成された光学的有効部に隣接して平板状の放熱部３６が形成されている。本図に示した光学素子３５は、図４（ｃ）に示した光学素子アレイ１３に平板状の放熱部を延出させた光学素子アレイを成形し、複数のカッターを用いて、これを矢印ａ方向に同時に切断することにより得られる。放熱効果に優れることは、図９（ｂ）の構成と同様である。
【００９１】
（実施の形態８）
図１０（ａ）は、実施の形態８に係る光学素子アレイの斜視図を示している。本図に示した光学素子アレイ３７は、側面に溝３８が形成されている。溝３８は、光学素子アレイ３７の側面、すなわち光学的有効部である凸部３７ａが形成されたと面と略直交する面に、この面の長手方向に延びるように形成されている。溝３８は、図１、２のような上下方向に離型する成形型のみでは離型できないが、横方向に離型する成形型を追加すればよい。
【００９２】
実施の形態２と同様に、突起３９を用いて位置決めした状態で、複数のカッターを用いて、光学素子アレイ３７を矢印ａ方向に凸部３７ａに沿って同時に切断すれば、図１０（ｂ）に示したような光学素子を複数得ることができる。図１０（ｂ）は、切断後の光学素子の斜視図を示している。本図に示した光学素子４０は、左右に溝３８ａを備えている。
【００９３】
図１０（ｃ）は、光学素子４０と板状部材であるプレート４１との接着前の状態を示す斜視図であり、図１０（ｄ）は、光学素子４０とプレート４１との接着後の状態を示す斜視図である。溝３８ａは、接着材の溜り部として用いることができる。このため、溝３８ａに接着材４２（図１０（ｄ）の斜線部）を充填すれば、プレート４１を光学素子４０に容易に接着させることができる。
【００９４】
図１１（ａ）は、図１０（ｄ）のプレート４１が接合された光学素子４０に別の光学素子４３を接合した状態を示している。この状態でプレート４１を光源基板に接合すれば、光学素子４０と光学素子４３との組立体を光源基板に固定することができる。プレート４１は、固定用の部材として利用できるとともに、放熱効果も有している。
【００９５】
図１１（ｂ）は、光学素子組立体の別の例に係る斜視図を示している。本図の例は、光学素子４０に組み合わされる光学素子４４にも溝４４ａが形成されている。この構成によれば、両光学素子４０、４４は板状部材であるプレート４５を介して接合されることなり、レンズ間の接着材の塗布は不要となる。放熱効果があることは、図１１（ａ）の例と同じである。
【００９６】
なお、図９（ｄ）の例は光学素子４０に、これと別個に形成したプレート４１を接合したものであるが、プレート４１に相当する形状が一体になった形状を成形型で作製してもよい。
【００９７】
また、前記実施の形態２〜８においては、光学素子を光学素子アレイから切断して得る方法で説明したが、実施形態１で説明したプレス成形を用いて、単品である光学素子を直接成形してもよい。
【００９８】
（実施の形態９）
図１２（ａ）は、実施の形態９に係る光学素子アレイの斜視図を示している。本図に示した光学素子４６は、側面部を凸部４６ａが形成された光学的有効部に比べ、表面粗さを大きくしている（ドットパターン部）。また、図１２（ｂ）は、別の例に係る光学素子の斜視図を示している。本図に示した光学素子４７についても、側面部を凸部４７ａが形成された光学的有効部に比べ、表面粗さを大きくしている（ドットパターン部）。このような粗面は、対応する金型に粗面を形成することにより形成できる。
【００９９】
図１２（ｃ）は、光学素子４６と光学素子４７とを接合した状態の斜視図である。側面部に粗面が形成されているので、余分な光が光学素子に入射するのを防止でき、迷光対策になる。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光学素子アレイによれば、位置決め部が一体に形成されているので、光学素子アレイを切断して複数の光学素子を得る際に、位置決め部を用いて位置決めをすることができる。
【０１０１】
また、本発明の光学素子や光学素子アレイの製造方法によれば、１対の押圧型の間に配置した光学素子材料を加圧して光学素子アレイを成形するので、面形状精度が安定し、生産性が高く、かつ安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１に係る製造方法の予備加熱工程を示す工程断面図
（ｂ）本発明の実施の形態１に製造方法のプレス工程を示す工程断面図
（ｃ）本発明の実施の形態１に係る製造方法の冷却工程を示す工程断面図
【図２】本発明の一実施形態に係る金型ブロックの分解斜視図
【図３】本発明の一実施形態に係る光学素子材料を下型から離型させた状態を示す要部拡大図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態２に係る光学素子アレイの斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態２に係る切断後の光学素子の斜視図
（ｃ）本発明の実施の形態２の別の例に係る光学素子アレイの斜視図
（ｄ）本発明の実施の形態２の別の例に係る切断後の光学素子の斜視図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態３に係る光学素子アレイの斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態３の別の例に係る光学素子アレイの斜視図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態４に係る光学素子アレイの斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態４の別の例に係る光学素子アレイの斜視図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態５に係る光学素子アレイの斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態５に係る切断後の光学素子の斜視図
（ｃ）本発明の実施の形態５に係る光学素子を他の光学素子に組み合わせる際の様子を示した斜視図
（ｄ）本発明の実施の形態５に係る光学素子同士の位置調整が完了した状態を示す斜視図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態６に係る光学素子を他の光学素子に組み合わせる際の様子を示した斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態６に係る光学素子同士の位置調整が完了した状態を示す斜視図
【図９】（ａ）本発明の実施の形態７に係る光学素子アレイの斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態７に係る切断後の光学素子の斜視図
（ｃ）本発明の実施の形態７の別の例に係る切断後の光学素子の斜視図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態８に係る光学素子アレイの斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態８に係る切断後の光学素子の斜視図
（ｃ）本発明の実施の形態８に係る光学素子とプレートとの接着前の状態を示す斜視図
（ｄ）本発明の実施の形態８に係る光学素子とプレートとの接着後の状態を示す斜視図
【図１１】（ａ）本発明の実施の形態８に係る光学素子を他の光学素子に組み合わせた状態を示した斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態８の別の例に係る光学素子を他の光学素子に組み合わせた状態を示した斜視図
【図１２】（ａ）本発明の実施の形態９に係る光学素子の斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態９の別の例に係る光学素子の斜視図
（ｃ）本発明の実施の形態９に係る光学素子を他の光学素子に組み合わせた状態を示した斜視図
【符号の説明】
１下型
１ａ溝状部
２上型
３胴型
４金型ブロック
６光学素子材料
６ａ，１０，１３，１６，１８，２０，２２，２４，３１，３７，２４光学素子アレイ
１０ａ，１２ａ，１３ａ，１６ａ，１８ａ，２３ａ，２４ａ，２８ａ，３１ａ，３５ａ，３７ａ凸部（光学的有効部）
１２，１５，２６，２７，２８，３０，３４，３５，４０，４３，４４光学素子
１２，１４，２５，３９突起
２１，２３切り欠き
１７，１９粗面
１１ｂ，２４ｂ延出部
３８，３８ａ溝
４１プレート

Claims

複数の光学素子が一体に形成された光学素子アレイであって、非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部から延出した延出部と、前記延出部に形成され前記光学素子アレイを位置決めできる位置決め部とが一体に形成されていることを特徴とする光学素子アレイ。
前記位置決め部は、前記光学素子アレイの２対の対角位置のうち少なくとも１対の対角位置に形成されている請求項１に記載の光学素子アレイ。
前記位置決め部は、前記延出部から突出した突起である請求項１に記載の光学素子アレイ。
前記位置決め部は、前記非円筒面又は円筒面に比べ表面粗さを大きくした粗面である請求項１に記載の光学素子アレイ。
前記位置決め部は、前記延出部を切り欠いた切り欠きである請求項１に記載の光学素子アレイ。
前記延出部に複数の突起で形成された突起の列が形成されており、前記位置決め部は、前記複数の突起のうち、少なくとも一部である請求項１に記載の光学素子アレイ。
前記延出部に隣接し、前記光学素子アレイの幅を広げるように延出した放熱部がさらに形成されている請求項１に記載の光学素子アレイ。
前記位置決め部は、非円筒面又は円筒面が形成された面と反対側の面に形成され、内面が非円筒面又は円筒面に対応する複数の凹部である請求項１に記載の光学素子アレイ。
非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部が形成された面と略直交する面に、前記略直交する面の長手方向に延びた溝が形成されていることを特徴とする光学素子アレイ。
非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部から延出した延出部と、前記延出部に形成され前記光学素子アレイを位置決めできる位置決め部とが一体に形成されていることを特徴とする光学素子。
前記位置決め部は、前記延出部から突出した突起である請求項１０に記載の光学素子。
前記位置決め部は、前記非円筒面又は円筒面に比べ表面粗さを大きくした粗面である請求項１０に記載の光学素子。
前記延出部に隣接し、前記光学素子の幅を広げるように延出した放熱部がさらに形成されている請求項１０に記載の光学素子。
非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部から延出した放熱部とが一体に形成されていることを特徴とする光学素子。
前記放熱部は、前記光学的有効部に比べ厚さを薄くしている請求項１４に記載の光学素子。
光学的有効部以外の部分を、前記光学的有効部に比べ、表面粗さを大きくした粗面としていることを特徴とする光学素子。
請求項１から９に記載の光学素子アレイの製造方法であって、１対の押圧型の間に配置した光学素子材料を加圧して前記光学素子アレイを成形することを特徴とする光学素子アレイの製造方法。
請求項１０から１６に記載の光学素子の製造方法であって、１対の押圧型の間に配置した光学素子材料を加圧して前記光学素子を成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
請求項１から９に記載の光学素子アレイを用いた光学素子の製造方法であって、前記位置決め部を用いて前記光学素子アレイを位置決めした後、それぞれ前記非円筒面又は円筒面を含んだ複数の光学素子になるように、前記光学素子アレイを切断することを特徴とする光学素子の製造方法。
非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部から延出した延出部と、前記延出部に形成され前記光学素子アレイを位置決めできる位置決め部とが一体に形成されている光学素子アレイを、それぞれが前記光学的有効部及び前記位置決め部を含むように切断して複数の光学素子を作製し、
組み合わされる他の光学素子との位置決めに、前記切断して得られた光学素子の前記位置決め部を用いることを特徴とする光源ユニットの製造方法。
前記位置決め部は、非円筒面又は円筒面が形成された面と反対側の面に形成され、内面が非円筒面又は円筒面に対応する複数の凹部であり、
組み合わされる他の光学素子との位置決めを、前記他の光学素子の非円筒面又は円筒面に、前記凹部を組み合わせて行う請求項２０に記載の光源ユニットの製造方法。
非円筒面又は円筒面が形成された光学的有効部と、前記光学的有効部が形成された面と略直交する面に、前記略直交する面の長手方向に延びた溝が形成されている光学素子アレイを、それぞれが前記光学的有効部及び前記溝を含むように切断して複数の光学素子を作製し、
前記溝部に接着材を充填して前記溝の位置に板状部材を接着し、前記板状部材を、組み合わされる他の光学素子との接合、及び光源部との接合の少なくともいずれかに用いることを特徴とする光源ユニットの製造方法。