JP2022521948A - 光学レンズ - Google Patents

Abstract

【要約】光学レンズは、２つの透明基板と、２つの光導波路アレイとを含み、各前記透明基板は２つの光学面を有し、前記２つの光導波路アレイは、接着剤によって前記２つの透明基板の間に配置され、前記２つの光導波路アレイの光導波路の延在方向は直交して配置され、各前記光導波路アレイは複数の光導波路ユニットを含み、各前記光導波路ユニットの断面は矩形を呈し、複数の前記光導波路ユニットは並べて接合され、前記光導波路アレイの外側輪郭は矩形を呈し、前記光導波路ユニットの延在方向は、前記光導波路アレイの外側輪郭の少なくとも２つの辺のそれぞれと３０～６０度の角度をなす。

Description

本発明は光学の分野に関し、具体的には、本発明は光学レンズに関する。

空中結像表示技術の発展に伴い、結像特性の要件は増え続けている。一方では、歪みが小さいという要件を満たしながら、観察された画像の鮮明さを確保するために、より高い解像度が必要である。他方では、３次元立体表示の特性が必要となるとともに、裸眼の３次元ホログラフィック表示の要件も必要である。

既存の結像技術は、主にレンズによる結像を採用している。視野と口径の制限によって、レンズによる結像の方式には、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪み、色収差などの光学収差がある。そのため、レンズによる結像の方式は、大視野、大口径の結像表示の分野において大きく制限されている。

本発明は、従来技術における技術的問題の少なくとも１つを解決することを目的としている。そのため、本発明は光学レンズを提供する。

本発明の実施例に係る光学レンズは、２つの透明基板と、２つの光導波路アレイとを含み、各前記透明基板は２つの光学面を有し、前記２つの光導波路アレイは、接着剤によって前記２つの透明基板の間に配置され、前記２つの光導波路アレイの光導波路の延在方向は直交して配置され、各前記光導波路アレイは複数の光導波路ユニットを含み、各前記光導波路ユニットの断面は矩形を呈し、複数の前記光導波路ユニットは並べて接合され、前記光導波路アレイの外側輪郭は矩形を呈し、前記光導波路ユニットの延在方向は、前記光導波路アレイの外側輪郭の少なくとも２つの辺のそれぞれと３０～６０度の角度をなす。

本発明の実施例に係る光学レンズは、複数の光導波路ユニットを予め設定された角度で配置し接着して光導波路アレイを形成し、且つ２つの光導波路を互いに直交して配置することによって、結像中の迷光によるゴースト像を低減し、結像効果を高めることができる。

本発明の幾つかの実施例によれば、前記複数の前記光導波路ユニットは、第１接着剤層によって互いに接合され、前記第１接着剤層の厚さは０．００１ｍｍよりも厚い。

本発明の幾つかの実施例によれば、前記光導波路アレイから離れた前記各透明基板の光学面には増透膜が設けられる。

本発明の幾つかの実施例によれば、各光導波路アレイは、少なくとも１つの第１光導波路ユニットと、複数レベルの第２光導波路ユニットと、複数レベルの第３光導波路ユニットと、２つの第４光導波路ユニットとを含み、前記第１光導波路ユニットは、前記光導波路アレイの対角線に最も近いか、又は前記光導波路アレイの対角線に位置し、前記複数レベルの第２光導波路ユニットは、前記第１光導波路ユニットの片側に順に接着され、長さが徐々に短くなり、前記複数レベルの第３光導波路ユニットは、前記第１光導波路ユニットの他方の側に順に接着され、長さが徐々に短くなり、同じレベルの前記第３光導波路ユニットと前記第２光導波路ユニットは、同じ構造とサイズを有し、互いに１８０度をなすように配置され、前記２つの第４光導波路ユニットはいずれも三角形を呈し、最終レベルの第２光導波路ユニット及び最終レベルの第３光導波路ユニットにそれぞれ接着され、前記第１光導波路ユニット、第２光導波路ユニット、第３光導波路ユニット及び前記第４光導波路ユニットは、矩形の輪郭形状を有する前記光導波路アレイを構成する。

本発明の幾つかの実施例によれば、前記第１光導波路ユニットは、対向して配置された２つの第１長辺と、前記２つの第１長辺の両端をそれぞれ閉鎖する２つの閉鎖辺とを含み、前記閉鎖辺は直線状又は折れ線状である。

本発明の幾つかの実施例によれば、前記光導波路アレイの外側輪郭が正方形に形成される場合、前記第１光導波路ユニットは、前記光導波路アレイの対角線に沿って延在し、その閉鎖辺は折れ線状である。

本発明の幾つかの実施例によれば、前記光導波路アレイの外側輪郭が長方形に形成される場合、複数の前記第１光導波路ユニットは平行に並んで配置され、２つの第１光導波路ユニットはそれぞれ１つの直線状の閉鎖辺と１つの折れ線状の閉鎖辺を有し、互いに１８０度をなすように配置され、残りの第１光導波路ユニットの閉鎖辺はすべて直線状であり、前記２つの第１光導波路ユニットの間に位置し、複数の前記第１光導波路ユニットの延在長さは実質的に等しい。

本発明の幾つかの実施例によれば、前記第２光導波路ユニットは、台形に形成される。

本発明の幾つかの実施例によれば、各前記光導波路アレイにおける複数の光導波路ユニットの断面の形状及びサイズは同じである。

本発明の幾つかの実施例によれば、前記光導波路アレイの外側輪郭は長方形に形成され、且つ複数の第１サブアレイと、複数の第２サブアレイと、４つの第３サブアレイとをスプライスして形成され、前記第１サブアレイの外側輪郭は正方形の形状に形成され、前記複数の第１サブアレイは、その対角線方向に沿って順に連結され、前記第２サブアレイの外側輪郭は、二等辺三角形の形状に形成され、第２サブアレイの各等辺の長さは、前記第１サブアレイの辺長と同じであり、２つの第２サブアレイの頂角は互いに対向して、隣接する２つの第１サブアレイの間に嵌入され、前記第３サブアレイの外側輪郭は、二等辺三角形の形状に形成され、第３サブアレイの底辺の長さは、前記第１サブアレイの辺長と同じであり、前記４つの第３サブアレイはそれぞれ、先端と末端に位置する２つの前記第１サブアレイの外側に配置され、ここで、第１サブアレイの数がＭであり、第２サブアレイの数がＮであり、ＭとＮの関係はＮ＝（Ｍ－１）＊２を満たし、前記第１サブアレイ、前記第２サブアレイ、及び前記第３サブアレイはいずれも平行に配置されている複数のサブ光導波路ユニットを含み、前記第１サブアレイ、前記第２サブアレイ、及び前記第３サブアレイにおけるサブ光導波路ユニットの延在方向は、前記光導波路ユニットを形成するようにすべて一致しており、前記サブ光導波路ユニットの延在方向は、前記第１サブアレイの２つの対向する辺に平行である。

本発明の幾つかの実施例によれば、前記光導波路ユニットの断面の断面幅がＷであり、断面長さがＨであり、前記断面幅Ｗ、断面長さＨは、０．１ｍｍ＜Ｗ＜５ｍｍ、０．１ｍｍ＜Ｈ＜５ｍｍを満たす。

本発明の実施例に係る光学レンズは、複数のサブアレイをスプライスして光導波路アレイを形成し、大画面の加工方式を様々な種類の光導波路アレイのスプライシングに変換することによって、製造の難易度をある程度低減し、加工効率を向上させ、様々な場面での適用要件を満たし、結像の特性を向上させる。

本発明の追加の態様及び利点は、部分的に以下の説明で与えられ、部分的に以下の説明から明らかになるか、又は本発明の実施により知られる。

本発明の上記及び／又は追加の態様及び利点は、以下の図面と併せた実施例の説明から、明らかになり、理解しやすくなる。
本発明の実施例に係る光学レンズの模式図である。 図１のＳ部分の拡大模式図である。 本発明の別の実施例に係る光学レンズの模式図である。 本開示の実施例に係る、２つの光導波路アレイが直交して配置される光学レンズの光導波路アレイの模式図である。 図３ａの枠Ｇの拡大図である。 本開示の実施例に係る光学レンズの２つの光導波路ユニットが直交して配置されている場合の重なり合う領域における変調光の原理図である。 本開示の実施例に係る光学レンズの２つの光導波路ユニットが直交している場合の結像原理図である。 本発明の実施例に係る光学レンズの正方形の光導波路アレイの模式図である。 本発明の実施例に係る光学レンズの長方形の光導波路アレイの模式図である。 本発明の実施例に係る光学レンズの光導波路アレイにおける各種類の光導波路ユニットの模式図である。 本発明の一実施例に係る、外側輪郭が長方形である場合にスプライスされた光学レンズの模式図である。 本発明の別の実施例に係る、外側輪郭が正方形である場合にスプライスされた光学レンズの模式図である。 本発明のまた別の実施例に係る、外側輪郭が正方形である場合にスプライスされた光学レンズの模式図である。 本開示の実施例に係る、光学レンズの光導波路ユニットの断面図であり、ここで、Ｗが幅であり、Ｈが高さである。

以下では、本発明の実施例を詳細に説明し、例示的な実施例を添付の図面に示す。同じ又は類似の符号は、同じ又は類似の要素、あるいは同じ又は類似の機能を有する要素を示す。添付の図面を参照しながら以下に説明する実施例は例示的なものであり、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するものとして理解されるべきではない。

本発明の説明では、「中心」、「上」、「下」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などの用語で示される方位又は位置関係は、図面で示される方位又は位置関係に基づいて、本出願の説明を容易にし、説明を簡単にするためのものに過ぎず、言及された装置又は部品が必ず特定の方位を有し特定の方位で構造及び操作されることを指示又は示唆するものではないため、本発明を制限するものではないと理解されるべきある。

なお、「第１」、「第２」という技術用語は、説明の目的でのみ使用され、相対的な重要性を指示したり示唆したり、あるいは示される技術的特徴の数を暗黙的に示したりするものとして理解することができない。それにより、「第１」及び「第２」により限定される特徴は、明示的に又は暗黙的に、１つ又は複数の該特徴を含むことができる。さらに、本発明の説明では、特に明記されていない限り、「複数」の意味は、２つ以上である。

本発明の第１態様の実施例に係る光学レンズ１００は、２つの透明基板１及び２つの光導波路アレイ２を含む。以下の説明では、２つの光導波路アレイは、それぞれ２ａと２ｂで表すことができる。

各透明基板１は２つの光学面を有する。光学面は、光導波路アレイ２ａ、２ｂを保護するために使用される。２つの光導波路アレイ２は、接着剤によって２つの透明基板１の間に配置され、２つの光導波路アレイ２の光導波路の延在方向は直交して配置される。各光導波路アレイ２は複数の光導波路ユニット２１を含み、各光導波路ユニット２１の断面は矩形を呈し、複数の光導波路ユニット２１は並べて接合される。光導波路アレイ２の外側輪郭は矩形を呈し、光導波路ユニット２１の延在方向は、光導波路アレイ２ａ、２ｂの外側輪郭の少なくとも２つの辺のそれぞれと３０～６０度の角をなす。図３ａと図３ｂに示される例では、光導波路ユニット２１の延在方向は、光導波路アレイ２ａ、２ｂの外側輪郭の少なくとも２つの辺のそれぞれと４５度の角をなす。

同等の負の屈折率の平面レンズを形成するように、２つの光導波路アレイ２ａ、２ｂの光導波路の延在方向は直交して配置される。光導波路アレイ２ａ、２ｂにおける光導波路ユニット２１の延在方向は互いに垂直である。それにより、光ビームは一点に集束し、物体面と画像面は、同等の負の屈折率の平板レンズに対して対称であることが保証され、負の屈折率の現象が生じ、平板レンズによる結像が実現される。

図４に示されるのは、２つの光導波路ユニットが直交して配置されている場合の重なり合う領域における変調光の原理図である。ａ、ｂは、２つの光導波路ユニットを表す。物体側の光源点Ｏからの入射光は、同等の光導波路ユニットの内部で反射されてから、図に示すように４つのビームに分けられて、Ｄは、結像に関する結像光ビームとなり、３つのビームは干渉迷光を形成し、それぞれがＡ、Ｂ及びＣである。Ｏは物体側の光源点を表し、Ｏｘは画像側の結像点を表す。迷光により形成されたゴースト像が結像に与える影響を低減するために、２組の光導波路アレイの方向は、４５°に沿って互いに直交して配置される。それにより、図５に示すように、物体面と画像面の光ビームは、同等の負の屈折率の平板レンズに対して鏡面対称となり、負の屈折率の現象が発生し、平板レンズによる結像が実現される。

オプションで、各光導波路アレイ２における複数の光導波路ユニット２１の断面の形状及びサイズはすべて同じであり、結像効果が向上する。

本発明の実施例に係る光学レンズは、複数の光導波路ユニットを予め設定された角度で配置し接着して光導波路アレイを形成し、且つ２つの光導波路を互いに直交して配置することによって、結像中の迷光によるゴースト像を低減し、結像効果を高めることができる。

本発明の幾つかの実施例によれば、複数の光導波路ユニット２１は、第１第１接着剤層２２によって接合され、第１接着剤層２２の厚さは０．００１ｍｍよりも厚く、光導波路アレイ２ａ、２ｂはそれぞれ、第２接着剤層２３によって透明基板１に接合される。オプションで、第１第１接着剤層２２、第２接着剤層２３は、感光性接着剤又は感熱性接着剤であり得る。

本開示の幾つかの実施例では、図２に示すように、光導波路アレイ２から離れた各透明基板１の光学面には、結像效果をさらに改善するために、増透膜１１が配置される。

以下、図５及び図６の説明を参照しながら、本発明の幾つかの実施例による光学レンズの光導波路アレイ２の具体的な構造を説明する。一般的に言えば、矩形の光導波路アレイの２つの対角の間で延在する光導波路ユニット２１は、最も長い長さを有し、他の２つの対角に位置する光導波路ユニット２１は三角形であり、最も短い長さを有し、中央に位置する光導波路ユニットは、台形又は平行四辺形の構造を有し、単一の光導波路の長さは等しくない。幾つかの更なるオプションの例では、正方形の光導波路アレイ２では、矩形の２つの対角の間で延在する光導波路ユニットは基準として使用され、その両側に位置する光導波路ユニットは対称的に配置することができる。

具体的には、各光導波路アレイ２は、少なくとも１つの第１光導波路ユニット２１１、複数レベルの第２光導波路ユニット２１２、複数レベルの第３光導波路ユニット２１３、及び２つの第４光導波路ユニット２１４を含み、光導波路アレイ２の外側輪郭は矩形の形状に形成される。第１光導波路ユニット２１１、第２光導波路ユニット２１２、第３光導波路ユニット２１３、及び第４光導波路ユニット２１４の延在方向は、光導波路アレイ２の外側輪郭と角度θをなす。θの角度は３０～６０度であり、図５及び図６に示されるオプションの例では、該角度θは４５度である。

第１光導波路ユニット２１１は、光導波路アレイ２の対角線に最も近いか、又は光導波路アレイ２の対角線に位置する。図５に示される例では、光導波路アレイ２の外側輪郭は正方形であり、この場合、第１光導波路ユニット２１１は１つあり、正方形の対角線に位置する。図６に示される例では、光導波路アレイ２の外側輪郭は長方形であり、この場合、複数の第１光導波路ユニット２１１は平行に配置され、長方形の対角線に隣接して配置される。

図５と図６に示すように、複数レベルの第２光導波路ユニット２１２は、第１光導波路ユニット２１１の一方の側に順に接着され、長さが徐々に短くなり、複数レベルの第３光導波路ユニット２１３は、第１光導波路ユニット２１１の他方の側に順に接着され、長さが徐々に短くなる。同じレベルの第３光導波路ユニット２１３と第２光導波路ユニット２１２は、同じ構造とサイズを有し、互いに１８０度をなすように配置される。オプションで、第２光導波路ユニット２１２は、台形の形状に形成される。２つの第４光導波路ユニット２１４はいずれも三角形を呈し、最終レベルの第２光導波路ユニット２１２及び最終レベルの第３光導波路ユニット２１３にそれぞれ接着される。

本発明の幾つかの実施例では、第１光導波路ユニット２１１は、対向して配置された２つの第１長辺２１１１と、２つの第１長辺２１１１の両端をそれぞれ閉鎖する２つの閉鎖辺２１１２を含み、閉鎖辺２１１２は直線状又は折れ線状である。図６に示すように、光導波路アレイ２の外側輪郭が正方形に形成される場合、第１光導波路ユニット２１１は、光導波路アレイ２の対角線に沿って延在し、その２つの閉鎖辺２１１２はいずれも折れ線状の閉鎖辺２１１２ａである（図８ａ）。図７に示すように、光導波路アレイ２の外側輪郭が長方形に形成される場合、複数の第１光導波路ユニット２１１は平行に並んで配置され、２つの第１光導波路ユニット２１１は、それぞれ１つの直線状の閉鎖辺２１１２ｂと１つの折れ線状の閉鎖辺２１１２ａを有し、互いに１８０度をなすように配置される残りの第１光導波路ユニット２１１の閉鎖辺２１１２はすべて直線状の閉鎖辺２１１２ｂであり、２つの第１光導波路ユニット２１１の間に位置する。複数の第１光導波路ユニット２１１の延在長さは実質的に等しい。

１つの具体的な実施例では、図５に示すように、光導波路アレイ２は、正方形の外側輪郭を有し、１つの対角線に沿って延在する１つの第１光導波路ユニット２１１と、前記第１光導波路ユニット２１１の一方の側に順に接着され、徐々に短くなる長さを有する複数レベルの第２光導波路ユニット２１２と、前記第１光導波路ユニット２１１の他方の側に順に接着され、徐々に短くなる長さを有する複数レベルの第３光導波路ユニット２１３と、他の対角線で対向して配置された２つの第４光導波路ユニット２１４を含む。第１光導波路ユニット２１１は、図８ａに示すように、対向して配置された２つの第１長辺２１１１と２つの折れ線状の閉鎖辺２１１２ａを含む。第２光導波路ユニット２１２と第３光導波路ユニット２１３はいずれも台形の形状であり、互いに１８０度をなすように配置される。幾つかのオプションの実施例では、第２光導波路ユニット２１２と第３光導波路ユニット２１３はいずれも等脚台形である。つまり、第２光導波路ユニット２１２と第３光導波路ユニット２１３は、第１光導波路ユニット２１１に対して対称である。

図６に示すように、別の具体的な実施例では、光導波路アレイ２の外側輪郭は長方形であり、その第１光導波路ユニット２１１は複数あり、光導波路アレイ２の外側輪郭とθ角度をなし、それぞれ１つの直線状の閉鎖辺２１１２ｂ及び１つの折れ線状の閉鎖辺２１１２ａを有する２つの第１光導波路ユニット２１１ａ及び２１１ｂを含む。第１光導波路ユニット２１１ａと２１１ｂは、互いに１８０度をなすように配置される。第１光導波路ユニット２１１ａと２１１ｂの間に、２つの閉鎖辺がいずれも直線状の閉鎖辺２１１２ｂである複数の第１光導波路ユニット２１１ｃがある。図に示される例では、第１光導波路ユニット２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの延在長さは実質的に同じである。第２光導波路ユニット２１２と第３光導波路ユニット２１３はいずれも台形の形状であり、互いに１８０度をなすように配置される。幾つかのオプションの実施例では、第２光導波路ユニット２１２と第３光導波路ユニット２１３はいずれも等脚台形である。２つの第４光導波路ユニット２１４はそれぞれ、前記第１光導波路ユニット２１１から離れた第２光導波路ユニット２１２及び第３光導波路ユニット２１３の側に位置し、前記長方形の１つの対角線において対向して配置される。

また、大画面に表示する際に複数の光導波路アレイをスプライスすることで、大きなサイズの要件を実現することができる。本発明の幾つかの実施例によれば、図９に示すように、光導波路アレイ２の外側輪郭は長方形に形成され、且つ複数の第１サブアレイ２０１、複数の第２サブアレイ２０２、及び４つの第３サブアレイ２０３をスプライスして形成される。具体的には、第１サブアレイ２０１の外側輪郭は正方形の形状に形成され、複数の第１サブアレイ２０１は、それらの対角線方向に沿って順に連結される。第２サブアレイ２０２の外側輪郭は二等辺三角形の形状に形成され、第２サブアレイ２０２の各等辺の長さは第１サブアレイ２０１の辺長と同じである。２つの第２サブアレイ２０２の頂角は互いに対向し、隣接する２つの第１サブアレイ２０１の間に嵌入される。第３サブアレイ２０３の外側輪郭は二等辺三角形の形状に形成される。第３サブアレイ２０３の底辺の長さは、第１サブアレイ２０１の辺長と同じである。４つの第３サブアレイ２０３はそれぞれ、先端と末端に位置する２つの第１サブアレイ２０１の外側に配置される。

第１サブアレイ２０１の数がＭであり、第２サブアレイ２０２の数がＮであり、ＭとＮの関係は、
Ｎ＝（Ｍ－１）＊２を満たし、
第１サブアレイ２０１、第２サブアレイ２０２、及び第３サブアレイ２０３はいずれも平行に配置されている複数のサブ光導波路ユニット２１０を含み、第１サブアレイ２０１、第２サブアレイ２０２、及び第３サブアレイ０３におけるサブ光導波路ユニット２１０の延在方向は、光導波路ユニット２１を形成するようにすべて一致しており、サブ光導波路ユニット２１０の延在方向は、第１サブアレイ２０１の２つの対向する辺に平行である。

図９に示される例では、第１サブアレイ２０１は２つあり、それら自体の対角線に沿って連結される。第２サブアレイ２０２は２つあり、それぞれ２つの第１サブアレイ２０１の上部と下部に嵌入される。４つの第３サブアレイ２０３はそれぞれ２つの第１サブアレイ２０１の両側に配置される。当然のことながら、本発明はこれに限定されず、光導波路アレイの全体的な形状は、使用の場面に応じて設定され得る。例えば、第１サブアレイ２０１は３つあることもできる。このとき、第２サブアレイ２０２は４つあり、第３サブアレイ２０３も４つある。第１サブアレイ２０１が４つある場合、第２サブアレイ２０２は６つあり、第３サブアレイ２０３も４つある。また、必要に応じて、上記のスプライスされた大きいサイズの長方形の光導波路アレイ２も、その長さ方向又は幅方向に継続的にスプライスすることができる。本発明はこれにいかなる制限も課さない。

図１０に示される別の例では、光導波路アレイ２の外側輪郭は正方形に形成され得、且つ１つの第１サブアレイ２０１と、その４つの辺にそれぞれ接着された４つの第３サブアレイ２０３をスプライスして構成され、第１サブアレイ２０１の外側輪郭は正方形の形状に形成され、第３サブアレイ２０３の外側輪郭は二等辺三角形の形状に形成され、第３サブアレイ２０３の底辺の長さは、第１サブアレイ２０１の辺長と同じである。図１０に示すように、第１サブアレイ２０１、第３サブアレイ２０３はいずれも、平行に配置されている複数のサブ光導波路ユニット２１０を含み、第１サブアレイ２０１、第３サブアレイ２０３におけるサブ光導波路ユニット２１０の延在方向はすべて一致し、光導波路アレイ２の外側輪郭のいずれかの辺と４５度の角をなす。

図１１に示されるまた別の実施例では、光導波路アレイ２の外側輪郭は正方形に形成され得、且つ１つの第４サブアレイ２０４と、それぞれ第４サブアレイ２０４の４つの辺に接着された４つの第５サブアレイ２０５をスプライスして形成され得る。図１１に示すように、第４サブアレイ２０４は、４つの第１サブアレイ２０１をスプライスして形成され得る。各第１サブアレイ２０１の外側輪郭はいずれも正方形の形状に形成され、第５サブアレイ２０５の外側輪郭は二等辺三角形の形状に形成され、第５サブアレイ２０５の底辺の長さは、第４サブアレイ２０４の辺長と同じである。各第５サブアレイ２０５は、２つの第２サブアレイ２０２をスプライスして構成され、各第２サブアレイ２０２の外側輪郭は二等辺三角形の形状に形成され、第２サブアレイ２０２の各等辺の長さは、第１サブアレイ２０１の辺長と同じである。さらに、第１サブアレイ２０１、第２サブアレイ２０２はいずれも、平行に配置されている複数のサブ光導波路ユニット２１０を含み、第１サブアレイ２０１、第２サブアレイ２０２におけるサブ光導波路ユニット２１０の延在方向はすべて一致し、光導波路アレイ２の外側輪郭のいずれかの辺と４５度の角をなす。

本発明の実施例に係る光学レンズは、複数のサブアレイをスプライスして光導波路アレイを形成し、大画面の加工方式を様々な種類の光導波路アレイのスプライシングに変換することによって、製造の難易度をある程度低減し、加工効率を向上させ、様々な場面での適用要件を満たし、結像の特性を向上させる。

本発明の幾つかの実施例では、光導波路アレイをサブアレイでスプライスする必要がある場合、図１０～図１１に示すように、アレイユニットは、第２接着剤層２３によって互いにスプライスされ、第２接着剤層２３の屈折率は、光導波路ユニット２１０の屈折率よりも大きい。オプションで、第１接着剤層２２と第２接着剤層２３は、同じ屈折率を有する接着剤材料を採用する。

図１０に示される実施例では、光導波路ユニット２１の断面の断面幅がＷであり、断面長さがＨであり、断面幅Ｗ、断面長さＨは、０．１ｍｍ＜Ｗ＜５ｍｍ、０．１ｍｍ＜Ｈ＜５ｍｍを満たす。

本明細書の説明において、「一実施例」、「幾つかの実施例」、「例示的な実施例」、「例」、「具体的な例」、又は「幾つかの例」などの用語を参照する説明は、該実施例又は例と併せて説明される具体的な特徴、構造、材料又は特性が本発明の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書では、上記の用語の例示的な表現は、必ずしも同じ実施例又は例を指すとは限らない。また、説明される具体的な特徴、構造、材料又は特性は、任意の１つ又は複数の実施例又は例において、適切な方式で組み合わせることができる。

本発明の実施例が示され説明されているが、当業者は、本発明の原理及び趣旨から逸脱することなく、これらの実施例に対して様々な変更、修正、置換、及び変形を行うことができることを理解できる。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその同等物によって限定される。

光学レンズ１００；透明基板１；増透膜１１；
光導波路アレイ２；第１光導波路アレイ２ａ；第２光導波路アレイ２ｂ；
光導波路ユニット２１；サブ光導波路ユニット２１０；第１接着剤層２２；第２接着剤層２３；
第１光導波路ユニット２１１；第１長辺２１１１；閉鎖辺２１１２；第２光導波路ユニット２１２；
第３光導波路ユニット２１３；第４光導波路ユニット２１４；
第１サブアレイ２０１；第２サブアレイ２０２；第３サブアレイ２０３；
第４サブアレイ２０４；第５サブアレイ２０５

Claims (14)

1. 光学レンズであって、
   ２つの透明基板と、２つの光導波路アレイとを含み、
   各前記透明基板は２つの光学面を有し、
   前記２つの光導波路アレイは、接着剤によって前記２つの透明基板の間に配置され、前記２つの光導波路アレイの光導波路の延在方向は直交して配置され、各前記光導波路アレイは複数の光導波路ユニットを含み、各前記光導波路ユニットの断面は矩形を呈し、複数の前記光導波路ユニットは並べて接合され、前記光導波路アレイの外側輪郭は矩形の形状になり、前記光導波路ユニットの延在方向は、前記光導波路アレイの外側輪郭の少なくとも２つの辺のそれぞれと３０～６０度の角度をなす、ことを特徴とする光学レンズ。
2. 前記複数の前記光導波路ユニットは第１接着剤層によって互いに接合され、前記第１接着剤層の厚さは０．００１ｍｍよりも厚い、ことを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
3. 前記光導波路アレイから離れた前記各透明基板の光学面には増透膜が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
4. 各光導波路アレイは、少なくとも１つの第１光導波路ユニットと、複数レベルの第２光導波路ユニットと、複数レベルの第３光導波路ユニットと、２つの第４光導波路ユニットとを含み、
   前記第１光導波路ユニットは、前記光導波路アレイの対角線に最も近いか、又は前記光導波路アレイの対角線に位置し、
   前記複数レベルの第２光導波路ユニットは、前記第１光導波路ユニットの片側に順に接着され、長さが徐々に短くなり、
   前記複数レベルの第３光導波路ユニットは、前記第１光導波路ユニットの他方の側に順に接着され、長さが徐々に短くなり、同じレベルの前記第３光導波路ユニットと前記第２光導波路ユニットは、同じ構造とサイズを有し、互いに１８０度をなすように配置され、
   前記２つの第４光導波路ユニットはいずれも三角形を呈し、最終レベルの第２光導波路ユニット及び最終レベルの第３光導波路ユニットにそれぞれ接着され、
   前記第１光導波路ユニット、第２光導波路ユニット、第３光導波路ユニット及び前記第４光導波路ユニットは、矩形の輪郭形状を有する前記光導波路アレイを構成する、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の光学レンズ。
5. 前記第１光導波路ユニットは、対向して配置された２つの第１長辺と、前記２つの第１長辺の両端をそれぞれ閉鎖する２つの閉鎖辺とを含み、前記閉鎖辺は直線状又は折れ線状である、ことを特徴とする請求項４に記載の光学レンズ。
6. 前記光導波路アレイの外側輪郭が正方形に形成される場合、前記第１光導波路ユニットは、前記光導波路アレイの対角線に沿って延在し、その閉鎖辺は折れ線状である、ことを特徴とする請求項５に記載の光学レンズ。
7. 前記光導波路アレイの外側輪郭が長方形に形成される場合、複数の前記第１光導波路ユニットは平行に並んで配置され、２つの第１光導波路ユニットはそれぞれ１つの直線状の閉鎖辺と１つの折れ線状の閉鎖辺を有し、且つ互いに１８０度をなすように配置され、
   残りの第１光導波路ユニットの閉鎖辺はすべて直線状であり、前記２つの第１光導波路ユニットの間に位置し、
   複数の前記第１光導波路ユニットの延在長さは実質的に等しい、ことを特徴とする請求項５に記載の光学レンズ。
8. 前記第２光導波路ユニットは、台形の形状に形成される、ことを特徴とする請求項４～７のいずれか一項に記載の光学レンズ。
9. 各前記光導波路アレイにおける複数の光導波路ユニットの断面形状及びサイズは同じである、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の光学レンズ。
10. 前記光導波路アレイの外側輪郭は長方形に形成され、且つ複数の第１サブアレイと、複数の第２サブアレイと、４つの第３サブアレイとをスプライスして形成され、
    前記第１サブアレイの外側輪郭は正方形の形状に形成され、前記複数の第１サブアレイは、その対角線方向に沿って順に連結され、
    前記第２サブアレイの外側輪郭は、二等辺三角形の形状に形成され、第２サブアレイの各等辺の長さは、前記第１サブアレイの辺長と同じであり、２つの第２サブアレイの頂角は互いに対向して、隣接する２つの第１サブアレイの間に嵌入され、
    前記第３サブアレイの外側輪郭は、二等辺三角形の形状に形成され、第３サブアレイの底辺の長さは、前記第１サブアレイの辺長と同じであり、前記４つの第３サブアレイはそれぞれ、先端と末端に位置する２つの前記第１サブアレイの外側に配置され、
    ここで、第１サブアレイの数がＭであり、第２サブアレイの数がＮであり、ＭとＮの関係は
    Ｎ＝（Ｍ－１）＊２を満たし、
    前記第１サブアレイ、前記第２サブアレイ、及び前記第３サブアレイはいずれも平行に配置されている複数のサブ光導波路ユニットを含み、前記第１サブアレイ、前記第２サブアレイ、及び前記第３サブアレイにおけるサブ光導波路ユニットの延在方向は、前記光導波路ユニットを形成するようにすべて一致しており、前記サブ光導波路ユニットの延在方向は、前記第１サブアレイの２つの対向する辺に平行である、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の光学レンズ。
11. 前記光導波路アレイの外側輪郭は正方形に形成され、且つ１つの第１サブアレイと、その４つの辺にそれぞれ接着された４つの第３サブアレイとをスプライスして構成され、前記第１サブアレイの外側輪郭は正方形の形状に形成され、前記第３サブアレイの外側輪郭は二等辺三角形の形状に形成され、第３サブアレイの底辺の長さは、前記第１サブアレイの辺長と同じであり、
    ここで、前記第１サブアレイ、前記第３サブアレイはいずれも、平行に配置されている複数のサブ光導波路ユニットを含み、前記第１サブアレイ、前記第３サブアレイにおけるサブ光導波路ユニットの延在方向はすべて一致し、前記光導波路アレイの外側輪郭のいずれかの辺と４５度の角度をなす、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の光学レンズ。
12. 前記光導波路アレイの外側輪郭は正方形に形成され、且つ１つの第４サブアレイと、前記第４サブアレイの４つの辺にそれぞれ接着された４つの第５サブアレイとをスプライスして形成され、
    前記第４サブアレイは、４つの第１サブアレイをスプライスして形成され、各前記第１サブアレイの外側輪郭はいずれも正方形の形状に形成され、
    前記第５サブアレイの外側輪郭は、二等辺三角形の形状に形成され、第５サブアレイの底辺の長さは、前記第４サブアレイの辺長と同じであり、各前記第５サブアレイは、２つの第２サブアレイをスプライスして構成され、各前記第２サブアレイの外側輪郭は、二等辺三角形の形状に形成され、第２サブアレイの各等辺の長さは、前記第１サブアレイの辺長と同じであり、
    ここで、前記第１サブアレイ、前記第２サブアレイはいずれも、平行に配置されている複数のサブ光導波路ユニットを含み、前記第１サブアレイ、前記第２サブアレイにおけるサブ光導波路ユニットの延在方向はすべて一致し、前記光導波路アレイの外側輪郭のいずれかの辺と４５度の角度をなす、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の光学レンズ。
13. 前記アレイユニットは、第２接着剤層によって互いにスプライスされ、前記第２接着剤層の屈折率は、前記光導波路ユニットの屈折率よりも大きい、ことを特徴とする請求項１０～１２のいずれか一項に記載の光学レンズ。
14. 前記光導波路ユニットの断面の断面幅がＷであり、断面長さがＨであり、前記断面幅Ｗ、断面長さＨは、０．１ｍｍ＜Ｗ＜５ｍｍ、０．１ｍｍ＜Ｈ＜５ｍｍを満たす、ことを特徴とする請求項１～１３のいずれか一項に記載の光学レンズ。

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