JPH0795156B2 - Micro lens device - Google Patents
Micro lens deviceInfo
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- JPH0795156B2 JPH0795156B2 JP61028849A JP2884986A JPH0795156B2 JP H0795156 B2 JPH0795156 B2 JP H0795156B2 JP 61028849 A JP61028849 A JP 61028849A JP 2884986 A JP2884986 A JP 2884986A JP H0795156 B2 JPH0795156 B2 JP H0795156B2
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- lens
- light
- substrate
- incident
- lens device
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は，光ディスクの記録または読取りヘッド，そ
の他の光情報処理装置の光学系，光センサ等において用
いられるマイクロ・レンズ装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microlens device used in a recording or reading head of an optical disc, an optical system of other optical information processing devices, an optical sensor or the like.
半導体レーザからの出射光ビームは，光軸（Ｚ軸方向）
に直交する２方向，すなわちＸ軸およびＹ軸方向におい
てそれぞれ異なる放射角度（広がり角度）をもつ発散光
であり，楕円形の断面形状をもつ。この出射光ビームを
通常の１枚の円形レンズを用いて収束させてもその断面
形状は楕円形のままであり，出射光ビームを十分に収束
させることはできない。このため，出射光ビームの全パ
ワーを効率よく利用するには，複数枚のレンズを組合せ
た組レンズや非球面レンズを用いる必要があり，装置の
大型化や製造方法の複雑化を招いていた。The light beam emitted from the semiconductor laser has an optical axis (Z-axis direction).
Is divergent light having different emission angles (divergence angles) in two directions orthogonal to each other, that is, in the X-axis and Y-axis directions, and has an elliptical cross-sectional shape. Even if this outgoing light beam is converged by using one ordinary circular lens, its cross-sectional shape remains elliptical, and the outgoing light beam cannot be sufficiently converged. Therefore, in order to efficiently use the total power of the emitted light beam, it is necessary to use a compound lens or an aspherical lens in which a plurality of lenses are combined, which causes an increase in size of the device and a complicated manufacturing method. .
発明の概要 この発明は，単一のマイクロ・レンズ装置で，方向によ
って放射角度が異なる光ビームを十分に収束させること
ができ，光ビームの利用効率を高めることができるよう
にすることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to allow a single microlens device to sufficiently converge a light beam having a different emission angle depending on the direction, and to improve the utilization efficiency of the light beam. To do.
この発明によるマイクロ・レンズ装置は，直交する２方
向で放射角度の異なる発散光を収束させるレンズ装置で
あり，上記発散光の入射面と通過した光の出射面とを有
し，かつ使用する光に対して透明な基板，この基板の入
射面に形成され，入射する上記発散光の放射角度の大き
い光成分を収束させることにより基板の出射面において
直交する２方向の光ビーム径を同一にするような第１の
レンズ手段，および基板の上記出射面に形成され，直交
する２方向の光ビーム径が同一となった透過光を収束さ
せるための回折型グレーティング・レンズ（フレネル・
レンズを含む）である第２のレンズ手段を備えているこ
とを特徴とする。A microlens device according to the present invention is a lens device for converging divergent light having different emission angles in two orthogonal directions, and has an incident surface for the divergent light and an exit surface for the light that has passed through and uses the light. A transparent substrate, which is formed on the incident surface of the substrate, converges the light components of the divergent light that have a large radiation angle to make the light beam diameters in two directions orthogonal to each other on the exit surface of the substrate uniform. Such a first lens means and a diffractive grating lens (Fresnel lens) for converging transmitted light formed on the emission surface of the substrate and having the same light beam diameter in two orthogonal directions.
And a second lens means (including a lens).
この発明によると，入射する上記発散光（楕円の断面形
状をもつ半導体レーザからの出射光ビーム）を十分に収
束させることができるので，発散光の利用効率が高めら
れる。また，第２のレンズ手段として回折型グレーティ
ング・レンズを用いることにより，通常の屈折型レンズ
を用いた場合に比べて，直交する２方向によって偏向角
の異なる集光レンズを作成することが容易となる。さら
に,2つのレンズ手段を基板の表裏２面に分けて設けてい
るので，マイクロ・レンズ装置の小型化を図ることがで
き，組レンズを用いてレンズ装置を形成した場合に必要
な光軸調整や焦点距離調整等の必要もなくなる。これら
のレンズ手段を電子線描画法を用いて形成する場合であ
っても，第１のレンズ手段を通常の屈折型レンズとする
場合であっても，レンズ・パターンや形状が簡略化で
き，加工が容易となるとともにレンズ装置の作成時間を
短縮化することが可能となり，レンズ装置を安価に提供
することができる。According to the present invention, since the incident divergent light (light beam emitted from the semiconductor laser having an elliptical cross-sectional shape) can be sufficiently converged, the utilization efficiency of the divergent light can be improved. Further, by using the diffraction type grating lens as the second lens means, it becomes easier to produce a condensing lens having different deflection angles depending on two orthogonal directions as compared with the case of using a normal refraction type lens. Become. Furthermore, since the two lens means are provided separately on the front and back surfaces of the substrate, the microlens device can be downsized, and the optical axis adjustment required when the lens device is formed by using the combined lens. There is no need to adjust the focal length. Whether the lens means is formed by using the electron beam drawing method or the first lens means is an ordinary refractive lens, the lens pattern and shape can be simplified and processed. In addition, the manufacturing time of the lens device can be shortened, and the lens device can be provided at a low cost.
実施例の説明 第１図から第４図はこの発明の実施例を示している。第
１図は，マイクロ・レンズ装置を半導体レーザ側からみ
た光学系全体の斜視図，第２図はマイクロ・レンズ装置
をその反対側からみた光学系全体の斜視図，第３図は上
記光学系をYZ平面で切断した断面図，第４図は上記光学
系をXZ平面で切断した断面図である。Description of Embodiments FIGS. 1 to 4 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of the entire optical system as seen from the semiconductor laser side of the micro lens device, FIG. 2 is a perspective view of the entire optical system as seen from the opposite side of the micro lens device, and FIG. 3 is the above optical system. Is a sectional view taken along the YZ plane, and FIG. 4 is a sectional view taken along the XZ plane of the optical system.
半導体レーザ１から出射する光ビームは発散光であり，
その光軸をＺ軸とする。この出射光ビームは,Z軸に直交
しかつ互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向において
それぞれ異なる放射角（広がり角）をもっており,Y軸方
向の放射角の方が大きい。The light beam emitted from the semiconductor laser 1 is divergent light,
The optical axis is the Z axis. The emitted light beam has different emission angles (divergence angles) in the X-axis direction and the Y-axis direction that are orthogonal to the Z-axis and also orthogonal to each other, and the emission angle in the Y-axis direction is larger.
マイクロ・レンズ装置は,XY平面内に置かれた基板，た
とえばガラス基板10を含んでいる。この基板10の半導体
レーザ１に面する面が入射面10aであり，これと反対側
の面が出射面10bである。The microlens device includes a substrate, such as a glass substrate 10, placed in the XY plane. The surface of the substrate 10 facing the semiconductor laser 1 is the incident surface 10a, and the surface opposite to this is the emitting surface 10b.
基板10の入射面10aには，入射光すなわち半導体レーザ
１からの発散光のＹ軸方向成分のみを収束させるグレー
ティング・レンズ11が形成されている。入射光のＸ軸方
向成分はこのグレーティング・レンズをそのまま透過す
る（屈折するのはいうまでもないが）（第４図参照）。
入射面10aに入射する光の断面は，第１図にP1で示すよ
うに,Y軸方向に長い楕円形であるが，そのＹ軸方向成分
がレンズ11によって収束させられる結果（第３図参
照），第２図にP1で示すように，出射面10bにおいて，
この面10bから出射する光の断面は円形となる。すなわ
ち，基板10を透過して光が出射面10bに達したときに
は，この光のビーム径はＸ軸方向およびＹ軸方向で等し
くなっている。A grating lens 11 for converging only the incident light, that is, the component of the divergent light from the semiconductor laser 1 in the Y-axis direction is formed on the incident surface 10a of the substrate 10. The X-axis direction component of the incident light passes through the grating lens as it is (not to mention refraction) (see FIG. 4).
The cross section of the light incident on the incident surface 10a is an ellipse that is long in the Y-axis direction, as shown by P 1 in Fig. 1 , but the result of the Y-axis direction component being converged by the lens 11 (Fig. 3 2), as shown by P 1 in FIG. 2, at the exit surface 10b,
The light emitted from this surface 10b has a circular cross section. That is, when the light passes through the substrate 10 and reaches the emission surface 10b, the beam diameters of the light are equal in the X-axis direction and the Y-axis direction.
基板10の出射面10bには，この円形断面の出射光をその
全方向において等しい角度で収束させるためのグレーテ
ィング・レンズまたはフレネル・レンズ12が形成されて
いる。レンズ12によって収束される光はＰ点において焦
点を結ぶ。この収束光の横断面は，第１図にP3で示すよ
うに，どこにおいても円形である。A grating lens or Fresnel lens 12 for converging the light emitted from the circular cross section at the same angle in all directions is formed on the light emitting surface 10b of the substrate 10. The light focused by the lens 12 is focused at point P. The cross section of this convergent light is circular everywhere, as shown by P 3 in FIG.
このようにして，方向によって異なる放射角をもつ半導
体レーザ１からの出射光のすべてが上述のレンズ装置に
よって効率よく点Ｐに収束される。In this way, all the emitted light from the semiconductor laser 1 having an emission angle that differs depending on the direction is efficiently converged to the point P by the lens device described above.
第５図は他の実施例を示している。この図において，基
板10の入射面には上述のグレーティング・レンズ11に代
えて非円筒面をもつシリンドリカル・レンズ13が基板10
と一体的に形成されている。このシリンドリカル・レン
ズ13も上述のレンズ11と同じように，入射光のＹ軸方向
成分を収束させる作用をなす。FIG. 5 shows another embodiment. In this figure, instead of the above-mentioned grating lens 11, a cylindrical lens 13 having a non-cylindrical surface is provided on the incident surface of the substrate 10.
It is formed integrally with. Similar to the lens 11, the cylindrical lens 13 also has a function of converging the Y-axis direction component of the incident light.
第５図において，基板10の出射面には上述のグレーティ
ング・レンズもしくはフレネル・レンズ12を形成しても
よいし，または基板10と一体的に非球面凸レンズを形成
してもよい。In FIG. 5, the above-mentioned grating lens or Fresnel lens 12 may be formed on the exit surface of the substrate 10, or an aspherical convex lens may be formed integrally with the substrate 10.
上述のグレーティング・レンズ11やグレーティング・レ
ンズもしくはフレネル・レンズ12は，たとえば電子ビー
ム描画法を用いて作製することができる。The grating lens 11 and the grating lens or Fresnel lens 12 described above can be manufactured by using, for example, an electron beam drawing method.
電子ビーム描画法を用いたレンズの作製は次のような手
順で行なわれる。The lens is manufactured by using the electron beam drawing method in the following procedure.
ガラス等の所定の基板上に電子線レジストを塗布し（必
要ならば導電膜を介して），電子線描画装置によってこ
のレジスト上に，所定のレンズ・パターンを，電子ビー
ムのドーズ量を制御しながら描く。この後，レジストを
現像すると，所定のレンズ・パターンのレジストが残
る。最も簡単には，以上でレンズができあがる。An electron beam resist is coated on a predetermined substrate such as glass (via a conductive film if necessary), and a predetermined lens pattern and an electron beam dose amount are controlled on this resist by an electron beam drawing apparatus. While drawing. After that, when the resist is developed, the resist having a predetermined lens pattern remains. The simplest way is to complete the lens.
この残膜レジスト・パターンをドライ・エッチングによ
って基板に転写するようにしてもよい。This residual film resist pattern may be transferred to the substrate by dry etching.
または，上記残膜レジスト・パターンもしくは基板に転
写されたパターン，またはそれらの反転パターンを直接
に雌型として，またはこれらから電鋳法によって雌型を
作成し，これらの雌型を用いてプラスチック射出成形に
よって最終的にプラスチック・レンズをつくるようにし
てもよい。Alternatively, the residual film resist pattern, the pattern transferred to the substrate, or the reverse pattern thereof is directly used as a female mold, or a female mold is formed from these by electroforming, and plastic injection is performed using these female molds. The final plastic lens may be made by molding.
第１図から第４図はこの発明の実施例を示している。第
１図は，マイクロ・レンズ装置を半導体レーザ側からみ
た光学系全体の斜視図，第２図はマイクロ・レンズ装置
をその反対側からみた光学系全体の斜視図，第３図は上
記光学系をYZ平面で切断した断面図，第４図は上記光学
系をXZ平面で切断した断面図である。 第５図は，この発明の他の実施例を示す第１図相当の斜
視図である。 １……半導体レーザ， 10……基板， 10a……入射面， 10b……出射面， 11……グレーティング・レンズ， 12……グレーティング・レンズ，またはフレネル・レン
ズ， 13……シリンドリカル・レンズ。1 to 4 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of the entire optical system as seen from the semiconductor laser side of the micro lens device, FIG. 2 is a perspective view of the entire optical system as seen from the opposite side of the micro lens device, and FIG. 3 is the above optical system. Is a sectional view taken along the YZ plane, and FIG. 4 is a sectional view taken along the XZ plane of the optical system. FIG. 5 is a perspective view corresponding to FIG. 1 showing another embodiment of the present invention. 1 ... Semiconductor laser, 10 ... Substrate, 10a ... Incident surface, 10b ... Exit surface, 11 ... Grating lens, 12 ... Grating lens or Fresnel lens, 13 ... Cylindrical lens.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−143659（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−103309（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−19901（ＪＰ，Ｕ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-54-143659 (JP, A) JP-A-60-103309 (JP, A) Actual development 57-19901 (JP, U)
Claims (1)
を収束させるレンズ装置であり，上記発散光の入射面と
通過した光の出射面とを有し，かつ使用する光に対して
透明な基板，この基板の入射面に形成され，入射する上
記発散光の放射角度の大きい光成分を収束させることに
より基板の出射面において直交する２方向の光ビーム径
を同一にするような第１のレンズ手段，および基板の上
記出射面に形成され，直交する２方向の光ビーム径が同
一となった透過光を収束させるための回折型グレーティ
ング・レンズである第２のレンズ手段，を備えたマイク
ロ・レンズ装置。1. A lens device for converging divergent light having different emission angles in two orthogonal directions, which has an incident surface of the divergent light and an emitting surface of the passed light and is transparent to the light to be used. A first substrate which is formed on the incident surface of the substrate and converges light components having a large radiation angle of the incident divergent light so that the light beam diameters in two directions orthogonal to each other on the exit surface of the substrate become the same. Lens means and a second lens means which is a diffractive grating lens for converging transmitted light formed on the emission surface of the substrate and having the same light beam diameter in two orthogonal directions. Micro lens device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61028849A JPH0795156B2 (en) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | Micro lens device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61028849A JPH0795156B2 (en) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | Micro lens device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62187320A JPS62187320A (en) | 1987-08-15 |
| JPH0795156B2 true JPH0795156B2 (en) | 1995-10-11 |
Family
ID=12259819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61028849A Expired - Lifetime JPH0795156B2 (en) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | Micro lens device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0795156B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02168220A (en) * | 1988-12-22 | 1990-06-28 | Omron Tateisi Electron Co | Optical element and semiconductor laser light source |
| JPH0744313B2 (en) * | 1989-02-24 | 1995-05-15 | 日本電信電話株式会社 | Semiconductor laser device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54143659A (en) * | 1978-04-28 | 1979-11-09 | Canon Inc | Image forming optical system for semiconductor laser |
| JPS5719961U (en) * | 1980-07-01 | 1982-02-02 | ||
| JPS60103309A (en) * | 1983-11-11 | 1985-06-07 | Pioneer Electronic Corp | Manufacture of micro fresnel lens |
-
1986
- 1986-02-14 JP JP61028849A patent/JPH0795156B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62187320A (en) | 1987-08-15 |
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