JPS61233703A - Lens for linear light source and its manufacture - Google Patents

Lens for linear light source and its manufacture

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JPS61233703A
JPS61233703A JP7491085A JP7491085A JPS61233703A JP S61233703 A JPS61233703 A JP S61233703A JP 7491085 A JP7491085 A JP 7491085A JP 7491085 A JP7491085 A JP 7491085A JP S61233703 A JPS61233703 A JP S61233703A
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transparent
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智 嶋田
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寛児 川上
Shinji Ooyama
真司 大山
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Abstract

PURPOSE:To obtain a lens which converts a spot light source to linear light by forming the same or a different material with or from a base plate made of a transparent material regularly on the base plate in a striped pattern which differ in synchronism between two X and Y directions. CONSTITUTION:A lens plate 21 is formed by injecting a material 211 which causes variation in the transmissivity of light into a transparent base plate and the pitch of the striped pattern decreases gradually to the outside. When the (x)-directional pitch is made smaller than the (y)-directional pitch, the light from the spot light source on the left-hand side L1 of the lens plate 21 is converged linearly as shown L2 on the right-hand side. The substrate 21 is made of a glass material and the injected material 211 is metallic ions of Ag, etc. The glass base plate which is heated below its fusion point is dipped in fused salt such as silver nitrate to mask the glass base plate except an area where implantation is performed, and an electric field is applied between the base plate and fused salt to implant metallic ions except into the mask. Then, the mask is removed to form a refractive index distribution in the transparent plate.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は点状光源を線状光に変換するレンズ装置に係り
、FAXの線状光源や光デイスク装置の光学ヘッド用と
して好適なレンズ及びレンズの製造方法に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a lens device that converts a point light source into linear light, and relates to a lens suitable for a linear light source of a FAX or an optical head of an optical disk device. Relating to a manufacturing method.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来の線状光源を得る構造は直管形蛍光灯を用いるもの
や、この代替としてのLEDアレイがある。また、最近
LEDアレイの出射側とフレネルレンズアレイを形成し
たFAX用線伏線状光源販されており、光路長の短縮、
小形化が図られつつある。しかしこれらは効率やコスト
パフォーマンスの点で十分とはいい難い、また、光デイ
スク装置のレーザ光の強度分布を長円状に整形して記録
媒体に照射することによりビット情報を消去するアイデ
ィアが特開昭59−68844他により提案されており
、情報を消しながら書込むことができる方式として注目
されている。しかし、前記公知例のレンズは、長円状に
光彩状を整形する手段が必ずしも単純でなく、光学系が
複雑になったり、任意形状のビーム形状を作ることが容
易ではなかった。
Conventional structures for obtaining linear light sources include those using straight tube fluorescent lamps and LED arrays as an alternative to this. In addition, recently, line-shaped light sources for FAX machines that form a Fresnel lens array on the output side of an LED array have been sold, which shortens the optical path length.
Efforts are being made to downsize. However, these methods cannot be said to be sufficient in terms of efficiency and cost performance, and the idea of erasing bit information by shaping the intensity distribution of the laser beam of an optical disk device into an elliptical shape and irradiating it onto the recording medium is unique. This method was proposed by 1988-68844 et al., and is attracting attention as a method that allows information to be written while erasing it. However, in the known lens, the means for shaping the illuminance into an ellipse is not necessarily simple, the optical system becomes complicated, and it is not easy to create an arbitrary beam shape.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

を提供することにある。 Our goal is to provide the following.

にある。It is in.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の原理を第1図、第2図を用いて説明する。 The principle of the present invention will be explained using FIGS. 1 and 2.

図において、21は透明板に屈折率分布を与えて周期性
の縞模様を作ってレンズ板で、例えば縞模様のピッチは
外側が徐々に小さくなっている。
In the figure, numeral 21 is a lens plate made by giving a refractive index distribution to a transparent plate to form a periodic striped pattern, and for example, the pitch of the striped pattern becomes gradually smaller on the outside.

また、X方向のピッチをX方向に比べて密にしておけば
、レンズ板21の左側L1の点状光源は右蚤     
 側のL2のように線状に集光する。詳細図を第1図(
C)(D)に示す、第1図(C)は透明基板21中に光
の透過率変化を与える物質211を注入したもので1例
えば基板21はガラス材、注入物質211はAgなどの
金属イオンである。これらの不純物イオンは融点以下の
温度に加熱されたガラス基板を消酸銀などの溶融塩中に
浸漬し、注入したい領域を除いてガラス基板上にマスク
を行い、基板と溶融塩間に電界を与えることによりマス
ク以外の部分に金属イオンを注入すること、この後。
Also, if the pitch in the X direction is made denser than in the X direction, the point light source on the left side L1 of the lens plate 21 will be
It condenses light into a line like L2 on the side. The detailed diagram is shown in Figure 1 (
C) In FIG. 1 (C) shown in (D), a substance 211 that changes the transmittance of light is injected into a transparent substrate 21. For example, the substrate 21 is a glass material, and the injected substance 211 is a metal such as Ag. It is an ion. These impurity ions are produced by immersing a glass substrate heated to a temperature below the melting point in a molten salt such as silver chloride, masking the glass substrate except for the region to be implanted, and creating an electric field between the substrate and the molten salt. After this, implant metal ions into parts other than the mask by giving.

マスクを取除けば、透明板中に屈折率分布を作ることが
できる。不純物注入部のピッチが水平方向と垂直方向で
異なるようにするが、外側に行くにつれ徐々に小さくな
ってゆく規則性は同じである。
By removing the mask, a refractive index distribution can be created in the transparent plate. The pitch of the impurity implanted portions is made to be different in the horizontal and vertical directions, but the regularity of gradually decreasing toward the outside is the same.

すなわち、中心部に形成される矩形状バタンの縦横寸法
を異なる値にとることにより第1図(A)に示すように
、2つの焦点をもつ線状集光機能が得られる。説明では
ガラス基板中に屈折率分布を形成する側を説明したが、
透明基板上にプラスチック膜を塗布し、その一部を除去
することにより、断面形状がバイナリm:のレンズを作
ることもできる。
That is, by setting the vertical and horizontal dimensions of the rectangular button formed at the center to different values, a linear light condensing function with two focal points can be obtained as shown in FIG. 1(A). In the explanation, we explained the side that forms the refractive index distribution in the glass substrate, but
A lens with a binary m: cross-sectional shape can also be made by coating a plastic film on a transparent substrate and removing a portion of it.

第1図CD)は、この例を示すもので、例えばPHMA
 (ポリメチルメタアクリレート)の薄膜212を透明
基板21上にホトリソグラフィのプロセスで形成したも
のであり、繰返しピッチの規則性は前記第1図(C)の
例と同じである。このプロセスの一例は(1)ガラス基
板21上にPMMAを液状にして数滴たらし、スピンナ
ーを用いて全面に膜厚が約1μmになるようコーティン
グする。(2)その後ブリベーキングを行い、(3)別
に用意した必要とする繰返しピッチを有するシャドウマ
スクを介して露光する。シャドウマスクの黒い部分は光
を通さないのでPt4MAに何ら変化を生じないが、マ
スクの透明部分から通過す、光はPHMAの分子を架橋
させて、この部分の分子構造を強固にする。故に。
Figure 1 CD) shows an example of this; for example, PHMA
A thin film 212 of (polymethyl methacrylate) is formed on a transparent substrate 21 by a photolithography process, and the regularity of the repeating pitch is the same as the example shown in FIG. 1(C). An example of this process is (1) A few drops of liquid PMMA are placed on the glass substrate 21, and a spinner is used to coat the entire surface to a thickness of about 1 μm. (2) After that, prebaking is performed, and (3) exposure is performed through a separately prepared shadow mask having the required repetition pitch. The black part of the shadow mask does not allow light to pass through, so no change occurs in Pt4MA, but the light that passes through the transparent part of the mask crosslinks the PHMA molecules and strengthens the molecular structure of this part. Therefore.

芳香族系の有機溶媒に浸漬して現像すると露光された部
分のパターンのみが残る。(4)さらに、残った部分な
を強固にするため若干高い温度にてボストベーキングを
行う1以上のプロセスによりプラスチック膜によるバイ
ナリ−形のマイクロフレネルレンズを作ることができる
。レンズ作用の原理について説明する。これは、第2図
(A)に示すフレネルゾーンプレートの回折現象から理
解できる。フレネルゾーンプレートはその平面図が同図
(A)に示すように第n番目の帯の径Rnが次式で与え
られる関係に設計されたものである。
When the material is immersed in an aromatic organic solvent and developed, only the exposed pattern remains. (4) Furthermore, a binary-shaped micro Fresnel lens with a plastic film can be fabricated by one or more processes of post-baking at a slightly higher temperature to strengthen the remaining parts. The principle of lens action will be explained. This can be understood from the diffraction phenomenon of the Fresnel zone plate shown in FIG. 2(A). The Fresnel zone plate, whose plan view is shown in FIG. 2A, is designed such that the diameter Rn of the nth band is given by the following equation.

Rn申丁nLFゞ         ・・・(1)ここ
でn:自然数 λ;光の波長 F:レンズの焦点きまり この場合には縞模様が同心円状であるため、+1次回折
光はレンズ板21の右側焦点Fに集光するが、第1図(
A)の場合、矩形状縞模様の第n番目の線の中心からの
きよりを(1)式の関係を満たす周期で繰返し形成すれ
ばよい、さらに、X方向とX方向の焦点距離をFy>F
、のようにすればX方向に長く伸びた線状光が回折光と
して得られる。
RnshindingnLFゞ...(1) where n: natural number λ; wavelength of light F: focal point of the lens In this case, since the striped pattern is concentric, the +1st-order diffracted light is at the right focus of the lens plate 21. The light is focused on F, but in Fig. 1 (
In the case of A), it is sufficient to repeatedly form the twist from the center of the nth line of the rectangular striped pattern at a period that satisfies the relationship of equation (1).Furthermore, the focal length in the X direction and the >F
, linear light elongated in the X direction can be obtained as diffracted light.

しかし、第2図(A)に示したように、回折現象のみで
は一次光や0次を焦点に全部集光させることはできない
、そこで1輪帯の断面形状は第2図(A)に示すような
矩形より第2図(B)に示すように三角形のブレーズ状
が集光効率が高くなるのでこのようしてもよい。
However, as shown in Figure 2 (A), it is not possible to focus all the first-order and zero-order light to the focal point by diffraction alone, so the cross-sectional shape of one ring zone is shown in Figure 2 (A). A triangular blaze shape as shown in FIG. 2(B) has higher light collection efficiency than a rectangular shape, so this may be used.

このフレネルレンズを用いることにより、形状寸法精度
が高い平面形状の微小レンズを第1図(B)のように発
光ダイオード(またはレーザダイオード)22の上に空
間部または透明材210を介してレンズ板21として設
ければ、ヒートシンクの金属ケース25上に取付けてコ
ンパクトな線状光源を実現することができる。
By using this Fresnel lens, a planar microlens with high dimensional accuracy is attached to a lens plate over a light emitting diode (or laser diode) 22 through a space or a transparent material 210 as shown in FIG. 1(B). 21, it is possible to realize a compact linear light source by mounting it on the metal case 25 of the heat sink.

第1図(E))に示すレンズの具体的寸法側を以下に示
す。
The specific dimensions of the lens shown in FIG. 1(E) are shown below.

(1)X方向の焦点きより F、=20m(2)X方向
の焦点きより F、=4閣(3)全体寸法2 wm X
 2 +m(4)n番目の縞の中心からのきより X方向:X、「ijζ7中112.55(μm)X方向
:y、β、E、n:50.3仄(μm)ここでλは光源
長で660nmとする。
(1) From the focal point in the X direction F, = 20m (2) From the focal point in the X direction F, = 4 cabinets (3) Overall dimension 2 wm
2 + m (4) From the center of the nth stripe in the X direction: X, 112.55 (μm) in ijζ7 is the light source length of 660 nm.

(5)最外周ラインのピッチ X方向:0.6(μm) X方向:1.3(μm) (6)ライン数 X方向=75本 X方向8377本 このようなレンズを用いれば第1図(E)に示すような
配置をとることにより2m中の発光光源を8m幅の線状
光に拡大することができる。
(5) Pitch of outermost line in X direction: 0.6 (μm) X direction: 1.3 (μm) (6) Number of lines in X direction = 75 lines, 8377 lines in By adopting the arrangement shown in (E), it is possible to expand the light emitting source within 2 m into a linear light beam with a width of 8 m.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下1本発明の実施例について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.

本発明のレンズ板をFAXに応用した場合の概略構成を
第3図、第4図に示す、第3図は、2次源方式でロッド
レンズアレイ3で原稿20上からの反射光をホトダイオ
ードアレイ1で読取る方式、第4図は光路長を最短にし
た密着構造のホトダイオードアレイ1で読取る方式で、
光源は1つである。いずれも本発明のレンズ21はLE
Dなどの点状光源人前部に設けるだけで原稿20上に線
状光を有効に照射できるので、これに書かれた情報を反
射光量としてホトダイオードアレイで読取ることができ
る。詳細構造と機能を次に説明する。
A schematic configuration when the lens plate of the present invention is applied to a fax machine is shown in FIGS. Figure 4 shows a reading method using a photodiode array 1 with a close-contact structure that minimizes the optical path length.
There is one light source. In both cases, the lens 21 of the present invention is LE.
By simply providing a point light source such as D in front of the person, linear light can be effectively irradiated onto the document 20, and the information written thereon can be read by a photodiode array as the amount of reflected light. The detailed structure and functions are explained next.

第5rMには、本発明の=実施例が示されている。In the 5th rM an embodiment of the invention is shown.

図において、R稿20に対向して配置される透明基板1
0があり、この透明基板1oの前記原稿20側の主表面
にはたとえば、Cr等を蒸着して得られる遮光膜6が被
覆され、その一部にはたとえば選択エツチング法等によ
り窓6Aが形成されている。そして前記窓6Aを含んで
前記遮光膜6上にはたとえばCVD法等により形成され
たSin、等からなる透明絶縁膜5が被着されている。
In the figure, a transparent substrate 1 is placed facing an R document 20.
0, the main surface of the transparent substrate 1o on the original 20 side is coated with a light-shielding film 6 obtained by vapor-depositing Cr or the like, and a window 6A is formed in a part thereof by, for example, a selective etching method. has been done. A transparent insulating film 5 made of, for example, Sin, formed by CVD or the like is deposited on the light shielding film 6, including the window 6A.

さらに、この透明絶縁膜5の上面にはたとえばAn等を
蒸着した電極8が形成され、この電極8の一端部にはフ
ォトダイオード1が載置され他の一端部は一方向へ延圧
して形成されている。前記フォトダイオード1はPN接
合を有する半導体材料から構成されるものであり、前記
原稿20側の面の光照射部を除いて絶縁膜(たとえばS
in、)で被覆されてる。さらに、前記フォトダイオー
ド1の光照射部にはたとえばITOからなる透明導電材
が被着されて電極7が形成され、この電極7は、前記電
極8と正反対の方向へ延在して形成されている。このよ
うに前記フォトダイオード1およびこれに接続される電
極7および8からなるフォトセンサ部は、第5@(B)
の平面図に示すように、電極7,8の延在方向と直交す
る方向に多数並設されて形成されたものからなっている
。そして、前記電極7,8のそれぞれの他端(電極取出
し部)を露呈させた状態にて各フォトダイオード1を被
ってガラスあるいは透明樹脂材からなる透明基板31が
形成されて、その前記原820側の主表面には各フォト
ダイオード1上にそれぞれレンズ3が形成されている。
Further, on the upper surface of this transparent insulating film 5, an electrode 8 on which, for example, An, etc. is vapor-deposited is formed, a photodiode 1 is placed on one end of this electrode 8, and the other end is formed by rolling in one direction. has been done. The photodiode 1 is made of a semiconductor material having a PN junction, and is covered with an insulating film (for example, S
in, ). Further, a transparent conductive material made of ITO, for example, is deposited on the light irradiation part of the photodiode 1 to form an electrode 7, and this electrode 7 is formed to extend in the opposite direction to the electrode 8. There is. In this way, the photosensor section consisting of the photodiode 1 and the electrodes 7 and 8 connected thereto is connected to the fifth @(B).
As shown in the plan view, a large number of electrodes 7 and 8 are arranged in parallel in a direction perpendicular to the direction in which they extend. Then, a transparent substrate 31 made of glass or a transparent resin material is formed to cover each photodiode 1 with the other ends (electrode extraction parts) of the electrodes 7 and 8 exposed, and the original 820 A lens 3 is formed on each photodiode 1 on the main surface of the side.

このレンズ3は、その焦点距離を前記透明基板31の板
厚と一致するものであり、半導体製造プロセス等で利用
される写真蝕刻法によって形成されるものである。すな
わち、たとえばレンズ形成領域部のみを除いてフォトレ
ジスト膜によりマスクを形成し、このマスクの患部から
、ThあるいはAsイオンを透明基板31側へ拡散させ
る。すると、前記ThあるいはAgイオンは透明基板3
1の屈折率と異なる屈折率の材料が第2図で説明した同
心円状の模様に拡散形成されるので同(B)図のような
個々のセンサ1に対応してレンズアレイ3が構成される
。前記透明基板10の裏面側には光!2が配置され、そ
の配置は、光源光が遮蔽膜6の窓6Aを通し原稿1゜面
を照射し前記レンズ3を通してフォトダイオード1に照
射できるように設定されている。原稿面への照射光はセ
ンサ1の大きさをカバーすればよく1強度の大きいこと
が望ましい、このような条件を極力少ない光源数で実現
するのには第1図に示した本発明の線状光を用いるのが
好適である。
This lens 3 has a focal length that matches the thickness of the transparent substrate 31, and is formed by photolithography used in semiconductor manufacturing processes. That is, for example, a mask is formed using a photoresist film except for only the lens formation region, and Th or As ions are diffused toward the transparent substrate 31 from the affected area of this mask. Then, the Th or Ag ions are transferred to the transparent substrate 3.
Since the material having a refractive index different from the refractive index of 1 is diffused and formed in the concentric pattern explained in FIG. 2, a lens array 3 is constructed corresponding to each sensor 1 as shown in FIG. . There is no light on the back side of the transparent substrate 10! 2 is arranged, and its arrangement is set so that the light from the light source passes through the window 6A of the shielding film 6, irradiates the 1° surface of the document, and irradiates the photodiode 1 through the lens 3. The light irradiated onto the document surface only needs to cover the size of the sensor 1, and it is desirable that the intensity is high.In order to achieve these conditions with as few light sources as possible, the line of the present invention shown in Fig. 1 is used. It is preferable to use shaped light.

第5図(O)には、センサピッチpの2倍に一個ずつL
EDを配置する例を描いているが、LEDの発光速度が
大きい場合3〜5個に一個の光源を2焦点レンズ211
,212で原理20上に線状光として全紙幅にわたって
照射することが可能である。この時、LED光源の位置
は窓6A″rsx方向に焦点が結ぶように配慮するのが
望ましいが、必要とする範囲に遮光膜の形状寸法を形成
すればよい、このように構成した光源2から投射される
光は有効に線状光として原稿10の読取ラインに全幅に
わたって投射されるので、その反射光がレンズ3により
、対応するフォトダイオード1の上面に集光される。フ
ォトダイオード1の出力電圧は原稿10に書かれたイメ
ージに応答して出力し、図示しない信号処理部へ伝送さ
れる。
In Fig. 5 (O), there is one L at each twice the sensor pitch p.
An example of arranging EDs is illustrated, but if the light emission speed of the LED is high, one light source for every 3 to 5 LEDs is placed in the bifocal lens 211.
, 212, it is possible to irradiate the entire paper width as linear light on principle 20. At this time, it is desirable to consider the position of the LED light source so that the focus is in the window 6A''rsx direction, but it is only necessary to form the shape and dimensions of the light shielding film within the required range. Since the projected light is effectively projected as linear light over the entire width of the reading line of the original 10, the reflected light is focused by the lens 3 onto the upper surface of the corresponding photodiode 1.The output of the photodiode 1 The voltage is output in response to the image written on the original 10, and is transmitted to a signal processing section (not shown).

第6図は本発明によるイメージセンサの他の実施例を示
すもので透明基板10の裏側にフレネルレンズアレイを
形成した構造を示す、第3図と同符号のものは同材料を
示している。この構造はフォトセンサアレイ1を設ける
面は一切無関係にマイクロレンズアレイ3を製作できる
故、両者の製造プロセスにおけるマツチングを考慮する
制約がないつとで、透明基板10の厚みをレンズ3の焦
点きよりに合せて作ればよい、フレネルレンズ3は第2
図に示す原理に基づくもので電子ビーム描画装置を用い
て、透明光学薄膜(約1μm厚)を外周部輪帯ピッチ、
1μmぐらいに微細加工して製作する。
FIG. 6 shows another embodiment of the image sensor according to the present invention, and shows a structure in which a Fresnel lens array is formed on the back side of a transparent substrate 10. The same reference numerals as in FIG. 3 indicate the same materials. With this structure, the microlens array 3 can be manufactured regardless of the surface on which the photosensor array 1 is provided, so there is no restriction to consider matching in the manufacturing process of the two, and the thickness of the transparent substrate 10 can be adjusted from the focal point of the lens 3. The Fresnel lens 3 can be made according to the
Based on the principle shown in the figure, a transparent optical thin film (approximately 1 μm thick) is coated with an annular pitch on the outer periphery using an electron beam lithography system.
It is manufactured by micromachining to about 1 μm.

フレネル軸寄のアレイは同図(B)に示すようなフォト
ダイオード1と対応した平面形状をとってもよいが、第
7図に示すようにお互がラップした形状にしても集光作
用のあることが実験的に確かめられている。平面マイク
ロレンズアレイを用いた本方式は第1図に前記したロッ
ドレンズアレイ構造に比べても光路長やFナンバーの点
で有利であり、小形で明るいイメージセンサが得られる
特長がある。また1本構造は量産する場合には半導体プ
ロセスによる多量生産方式がとれる故、精度やばらつき
、コスト面で有利となる。
The Fresnel axial array may have a planar shape corresponding to the photodiode 1 as shown in FIG. 7 (B), but even if it has a mutually wrapped shape as shown in FIG. 7, it will still have a light condensing effect. has been experimentally confirmed. This method using a planar microlens array is advantageous in terms of optical path length and F-number compared to the rod lens array structure described above in FIG. 1, and has the advantage that a small and bright image sensor can be obtained. In addition, the single-piece structure can be mass-produced using a semiconductor process, which is advantageous in terms of accuracy, variation, and cost.

また、他の方法として、ガラス基板31上に。Moreover, as another method, on the glass substrate 31.

写真蝕刻法によりたとえば合成樹脂からなる円形膜をそ
の径を小さくして順次堆積させ、その後においてこの堆
積された合成樹脂体を加熱溶融し。
Circular films made of, for example, synthetic resin are sequentially deposited with decreasing diameters by photolithography, and then the deposited synthetic resin bodies are heated and melted.

l      その流動を利用して半凸レンズを形成す
るようにしてもよい、光源2はどの実施例にも同様に使
え。
l The flow may be used to form a semi-convex lens, and the light source 2 can be used in the same way in any of the embodiments.

透明基板上にレンズ21を半導体微細加工プロセスを用
いて構成できるので焦点きよりか例えば0.1〜5mと
小さくでき、また各ダイオード1間のパッチも125μ
と小さくできる故、光路長を0.2〜10■と従来の1
例に示した完全密着型に近づけることが可能となり、小
形のFAX用光源として有望である。
Since the lens 21 can be constructed on a transparent substrate using a semiconductor microfabrication process, the focal length can be made as small as, for example, 0.1 to 5 m, and the patch between each diode 1 can be made as small as 125 μm.
The optical path length can be reduced to 0.2 to 10μ compared to the conventional 1.
It becomes possible to approach the completely contact type shown in the example, and it is promising as a small light source for FAX.

次に本発明を光デイスク用レンズに用いた場合について
説明する。
Next, a case where the present invention is applied to an optical disk lens will be explained.

光デイスク装置は多くのレンズにより構成布れる光学系
であり、レンズは主にガラスにより構成される。かつレ
ンズのうち多くのものは焦点調整を自動的に行なう必要
があるために、レンズの駆動機構を有している。
An optical disk device is an optical system composed of many lenses, and the lenses are mainly composed of glass. In addition, many of the lenses have a lens drive mechanism because it is necessary to automatically adjust the focus.

係る光学系の代表的−例として光デイスク装置について
は雑誌「日立評論J 19g4年8月号等にてした薄膜
レンズ装置で、基板2はガラスなどの造明材料からなる
薄板で中央部に主レンズ52、周辺部にはトラック検知
用小レンズ59と情報検知用小レンズ58が2個ずつ配
置されている。これらのレンズは第2図で説明したと同
じホトリソグラフィ技術を用いて微細加工され、寸法は
主レンズ52の直径が例えば2■で検知用レンズ58゜
59直径が0.5■である。これら小レンズの外側には
弾性支持部53,55が直交する関係で配設され、その
上には薄板圧電素子54.56が被着されている。レー
ザダイオードからの光は上部から小レンズ58.59の
範囲まで入射してくるが、その強度はガウス分布の周辺
付近となる故弱い、これに比較し、主レンズ52に入射
する光強度は極めて強くディスク9上に情報ビット91
を書込むに充分なパワーを有するように回折限界までス
ポット径を絞り込まれる。この他に、検知レンズ58で
検知した情報ビット91を消去する場合について第8図
(B)にその実施例を示す、これは矢印方向21から来
る半導体レーザの出射光を矩形状レンズ52と円状レン
ズ521に主に取入れ、別の円状レンズ58にはレーザ
からの出射光強度の低い光を取入れ、ディスク面9に照
射し、読出光910.書込み光920、消去光930を
作るものである。このような矩形ビーで情報ビットを所
要の時間照射して消去させる。相変態を利用する材料は
一般的に書込時間より消去時間が長く、このため光スポ
ットをディスク上の情報ビットに追従させ所要の時間だ
け照射する必要がある。
A typical example of such an optical system is a thin film lens device, which was described in the magazine "Hitachi Hyoron J, August 19g 4th issue, etc.," and the substrate 2 is a thin plate made of a building material such as glass, and the main part is located in the center. At the periphery of the lens 52, two small lenses 59 for track detection and two small lenses 58 for information detection are arranged.These lenses are microfabricated using the same photolithography technique as explained in FIG. For example, the diameter of the main lens 52 is 2 mm, and the diameter of the detection lens 58. A thin plate piezoelectric element 54, 56 is attached on top of it.The light from the laser diode enters from the top to the small lens 58, 59, but the intensity is near the periphery of the Gaussian distribution. Compared to this, the light intensity incident on the main lens 52 is extremely strong and the information bits 91 on the disk 9 are
The spot diameter is narrowed down to the diffraction limit to have sufficient power to write. In addition, an embodiment is shown in FIG. 8(B) for erasing the information bit 91 detected by the detection lens 58. A circular lens 521 mainly takes in light, and another circular lens 58 takes in low-intensity light emitted from the laser, irradiates it onto the disk surface 9, and reads out the read light 910. It generates writing light 920 and erasing light 930. Information bits are irradiated with such a rectangular bea for a required period of time to be erased. Materials that utilize phase transformation generally have a longer erasing time than writing time, so it is necessary to make the light spot follow the information bits on the disk and irradiate it for the required time.

このような記録材料に対して1本発明のレンズを用いれ
ば容易に円、矩形ビームを作れるため光へラド用として
好適である。
If the lens of the present invention is used for such a recording material, a circular or rectangular beam can be easily produced, and therefore it is suitable for use as a light beam.

第9図は本発明の第8図による効果のひとつを説明する
ための、トラッキング、あるいは、フォーカス制御の周
波数特性の概念図を示す。
FIG. 9 shows a conceptual diagram of frequency characteristics of tracking or focus control for explaining one of the effects of FIG. 8 of the present invention.

同図において、Flは従来の光学ヘッド制御についての
周波数特性であり、FNは本発明の光学ヘッドについて
の周波数特性である。
In the figure, Fl is the frequency characteristic for conventional optical head control, and FN is the frequency characteristic for the optical head of the present invention.

本発明の光学ヘッドは従来のものと比べて1重量が軽く
できるので、レンズの位置を制御するためのばねの強さ
も弱めることができるので、応答範囲を拡大できる。し
たがって、従来よりも高速度で所定の制御が行い得るの
で、ディスク上への記録、及び信号の再生などにおいて
、高速度化、S/Nの向上ができる。
Since the optical head of the present invention can be made lighter in weight than the conventional one, the strength of the spring for controlling the position of the lens can also be weakened, so that the response range can be expanded. Therefore, predetermined control can be performed at a higher speed than in the past, so that it is possible to increase the speed and improve the S/N in recording on a disk and reproducing signals.

したがって1本実施例によれば光学レンズ装置を簡単、
小型に構成することができる。また、焦点、軌道調整容
易であり、従来のものに較べて高い周波数特性を得るこ
とができる。また、一枚の基板上に書込、消去、軌道及
び情報検知機能を有する多機能レンズ装置を実現できる
Therefore, according to this embodiment, the optical lens device can be easily constructed.
It can be configured to be small. In addition, the focus and trajectory can be easily adjusted, and higher frequency characteristics can be obtained compared to conventional ones. Furthermore, a multifunctional lens device having writing, erasing, trajectory, and information detection functions can be realized on a single substrate.

また、本実施例によれば、点光源の前に小型の平板レン
ズを設けることにより、効率よく線状光を得ることがで
きるので (1)FAX用光源として数少ない発光ダイオードで、
明るいコンパクトな線状光源を得ることができる。
Furthermore, according to this embodiment, linear light can be efficiently obtained by providing a small flat lens in front of the point light source.
A bright, compact linear light source can be obtained.

(2)光デイスク用光源として扁平率の任意な長円ビー
ムを作成できる故消去可能な光デイスク用ヘッドの有効
な光源を作り出すことができる。
(2) Since an elliptical beam of arbitrary oblateness can be created as a light source for an optical disc, an effective light source for an erasable optical disc head can be created.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本願筒1の発明によれば1個の点
状光源を広い範囲の線状光源に拡大することができる。
As explained above, according to the invention of the present invention, one point light source can be expanded into a linear light source over a wide range.

本願筒2の発明によれば、構造が単純で小型化すること
ができる。
According to the invention of cylinder 2, the structure is simple and can be downsized.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の原理と構造を説明する図、第2図はフ
レネルゾーンプレート(レンズ)の原理説明図、第3図
は本発明をFAX光源に用いた概算図、第4図は本発明
をFAX光源に用いた別の概算図、第5図は本発明をF
AX光源に用いた場合の詳細図、第6図は本発明はFA
X光源を用いた別の場合の詳細図、第7図はフレネルレ
ンズの別の実施例を示す図、第8図は本発明を光ヘツド
用レンズに実施した例を示す図、第9図は同上レンズの
特性図である。 2・・・透明基板、21・・・レンズ。
[Brief explanation of the drawings] Figure 1 is a diagram explaining the principle and structure of the present invention, Figure 2 is a diagram explaining the principle of a Fresnel zone plate (lens), and Figure 3 is an approximate diagram of using the present invention in a FAX light source. Figure 4 is another rough diagram using the present invention as a FAX light source, and Figure 5 is a schematic diagram using the present invention as a FAX light source.
A detailed view of the case where it is used as an AX light source, FIG. 6 shows that the present invention is an FA.
FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the Fresnel lens; FIG. 8 is a diagram showing an example in which the present invention is applied to an optical head lens; FIG. 9 is a detailed diagram of another case using an X light source; It is a characteristic diagram of the lens same as the above. 2...Transparent substrate, 21...Lens.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、透明材料からなる基板に、基板と同一又は異なる物
質をX−Y二方向にそれぞれ異なる同期性の縞模様とし
て規則的に形成したことを特徴とする線状光源用レンズ
。 2、特許請求の範囲第1項記載の発明X−Yにおいて、
二方向の焦点きよりに違いを持たせるよう縞模様を規則
的に形成したことを特徴とする線状光源用レンズ。 3、透明材料からなる基板、基板上に形成した周期性の
グループ(またはリツジ)で縞模様を作り該基板の一方
の側に置かれた点光源(または球面光源)からの光線を
他方側に線状光として変換するように前記の縞模様を規
則的に形成することを特徴とする線状光源用レンズの製
造方法。
[Claims] 1. A linear light source characterized in that a substrate made of a transparent material is regularly formed with different synchronous striped patterns in two directions, X and Y, using the same or different material as the substrate. lens. 2. In invention X-Y described in claim 1,
A lens for a linear light source characterized by a regularly formed striped pattern to create a difference in focus in two directions. 3. A substrate made of a transparent material. Periodic groups (or ridges) formed on the substrate create a striped pattern and light rays from a point light source (or spherical light source) placed on one side of the substrate are directed to the other side. A method for manufacturing a lens for a linear light source, characterized in that the striped pattern is regularly formed so as to convert the light into linear light.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005111673A1 (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Refractive index modulation diffraction optical element and projector comprising it

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JPS6191620A (en) * 1984-10-11 1986-05-09 Hitachi Ltd Optical lens device

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