JPS62160401A

JPS62160401A - 光学部品及びその製造方法

Info

Publication number: JPS62160401A
Application number: JP72886A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kairiku; 海陸　嘉徳; Katsunobu Ueda; 上田　勝宜
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-01-08
Filing date: 1986-01-08
Publication date: 1987-07-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、ガラス製屈折分布型集束性光導体束（商品名
［セル７才ツク番レンズ・アレイ（ＳｅｌｆｏｃＬｏｎ
ｓ　Ａｒｒａｙ　；以下ＳＬＡと略記する。）１日本板
硝子（株）＃りと当価な機能を有する光学部品及びその
製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近時、上記ＳＬＡが、複写機、ファクシミリ、密着セン
サ等の光学系に、従来のロッドレンズの代用として２組
込まれている。このＳＬＡは、第８図に示すように１円
柱状のセルフォック・レンズに）・・・が枠体ＣＢ）中
に規則正しく精密に配列され、フレアー光を除去するた
めに１間隙を黒色のシリーーン樹脂（Ｃ）で充填したも
のである。ところで。

セル７オツクレンズ（Ａ）は、第９図に示すように。

中心から周辺にかけて放射線状の屈折率分布を示すよう
に、ガラス棒のイオン交換を行ったものである。その結
果、光は第１０図に示すように、セル７オツクレンズ（
Ａ）中を一定の周期をもって蛇行しながら進むので、レ
ンズと等価な作用を奏する。

しかして、　ＳＬＡは、原稿サイズの結偉を容易に行う
ことができる。

しかしながら、ＳＬＡは、ｉＡ造方法が、イオン交換、
切断、ラップ、配列組立と複雑かつ工数が多く、＃ｌｌ
ココスト高騰する不具合をもっている。

さらに、８ＬＡは、ガラス製であるので１重量の軽減が
困難であり、ますます軽量化、コンパクト化しつつある
ＯＡ　（０ｆｆｉｃｅ　Ａｏｔｏｍａｔｉｏｎ　）機器
として、いずれは十分に適合しなくなる限界をもってい
る。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に着目してなされたもので。

ＳＬＡとほぼ同一の機能を有し、かつ軽量・安価で製造
が容易な光学部品及びその製造方法を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

本発明の光学部品は、透明なプラスチック製本体部の対
向する側面にレンズとして機能する一対の回折格子を列
設してなるものである。

また１本発明の光学部品の製造方法は１回折格子が反転
した状態で形成された金型を用いて、プラスチック成形
法により、上記光学部品を製造する°ものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例の光学部品を図面を参照して詳
述する。

第１図は、この実施例の光学部品を示している。

この光学部品は１例えばポリメチルメタクリレート、ア
クリル樹脂などの透明な合成樹脂からなる長手方向に直
交する横断面が矩形状の棒状の本体（１）（例えば長さ
２４０ｇ１Ｌ、　＠６１１１１厚さ２０詣）と、この本
体（１）の対向する一対の側面（２ａ）、　（２ｂ）上
に形成されたレンズ部（３）とから構成されている。上
記レンズ部（３）は、側面（２り上ｌζ形成された複数
の回折格子（４す・・・と、側面（２ｂ）上に形成され
た複数の回折格子（４ｂ）・・・とからなりている。こ
れら回折格子（４ａ）・・・、　（４ｂ）・・・は、最
外径が例えば２．５　ｆｉでありて、一対ずつ互に対向
して配設されている。また、これら回折格子（４ａ）・
・・、　（４ｂ）・・・は、第１図の互に平行な矢印（
Ｘｒ）−（Ｘｓ）方向に沿って、２列にわたって密接し
た状態で稠密状に配列されている。

さらに１回折格子（４ａ）・・・、　（４ｂ）・・・は
、第２図に示すようζζ１本体（１）の各側面（２ａ）
、　（２ｂ）化後述する方法で刻設された同心円をなす
鋸歯状溝（５）・・・からなっている。これら鋸歯状溝
（５）・・・は、深さが例えば２μｍかつ幅が例えば１
．５μｍと極めて微小なものであり、それぞれ固有のブ
レーズ角θを有している。また、鋸歯状溝（５）・・・
のピッチは１例えば６μｍから２００μｍと中央部に向
って徐々に大きくなるようになりている。仁れら、鋸歯
状＊　（５）・・・の形状は。

後述する点光源（６）の波長によって決定される。そう
して、一対の回折格子（４ａ）、　（４ｂ）は、フレネ
ルレンズとして機能するようになっている。つまり。

第２図１こ示すように１点光源（６）から発せられた光
（７）は１回折格子（４ａ）Ｊこて平行光（８）に変換
される。

この平行光（８）は１本体（１）中を通過し、回折格子
（４ｂ）に達すると、集光点（９）に集光するように側
面（２ｂ）から集束光（１１が出光する。しかして５点
光源（６）が存在する物体面αυ上の物体像は、光像面
（１り上にて正立等倍像として投影される。ただし、側
面（２ａ）から物体面住υまでの距離（Ｌ、）は１回折
格子（４ａ）の焦点距離（例えば５Ｂ）に等しく設定さ
れている。

また、側面（２ｂ）から光像面（１３までの距離（Ｌｘ
）は。

回折格子（４ｂ）の焦点距離（例えば５ｍ）に等しく設
定されている。

かくして、この実施例の光学部品は、フレネルレンズと
して機能する回折格子（４ａ）・・・、　（４ｂ）・・
・が。

矢印（Ｘｓ）、（Ｘｔ）方向に沿って配設されているの
で。

従来のＳＬＡと同一の機能を奏することができ１例えば
複写機、７アクジミリ、密着センサー、　ＬＥＤプリン
タ等の光学系に組込むことができる。しかも、　ＳＬＡ
が、ガラス製であるのに対して、プラスチ、り製である
ので１重量が８Ｌ人の１／３以下になる。しかも、構造
が簡単であるので、コストが８ＬＡに比べ安価になる。

したがって、この光学部品の軽量性および低廉性により
、上記各種ＯＡ機器への適用性が高まる。

なお、上記実施例に詔いては１回折格子（４ａ）・・・
。

（４ｂ）・・・とじて、鋸歯状溝（５）・・・のものを
例示しているが、第３図に示すように矩形溝（，５’）
・・・でもよく、この場合も同一の効果を奏する。また
１回折格子（４ａ）・・・、　（４ｂ）・・・は、上記
実施例においては、２段に配列しているが、何段化する
かは必要に応じて任意に選択してよい。

つぎに、上記実施例の光学部品の製造方法について述べ
る。

この実施例の光学部品の製造方法は、第４図に示すよう
に、無酸素鋼からなる被加工物＜１３に鋸歯状溝（Ｉ４
）・・・をダイヤモンドバイトα９により精密切削して
前記回折格子（４ａ）・・・、　（４ｂ）・・・と同一
形状の回折格子αＱを有する金属板を形成する切削工程
と、この切削工程により得られた一対の金属板（１７ａ
）。

（１７ｂ）を鋳歴として電鋳により反転された回折格子
餞を有する一対の金型（１９ａ）、　（１９ｂ）を形成
する電鋳工程（第５図参照）と、この電鋳工程にて得ら
れた金型（１９ａ）、　（１９ｂ）によりプラスチック
射出成形により第１図の光学部品（至）を得る射出成形
工程（第６図参照）とからなっている。しかして。

上記切削工程にセいては、被加工物（１３をＣＮＣ（Ｃ
ｏｍｐｕｔｅｒ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ
　）旋盤のチャックに保持して例えば毎分１０００回転
で矢印（Ｒ）方向に回転させながらダイヤモンドバイト
（１！１９により正面切削を行う。このときのダイヤ篭
ンドバイトの運動軌跡は、矢印ＱＩ）方向である。また
、電鋳工程に３いては、無電解メッキにより金属板（１
７ａ）、　（１７ｂ）の回折格子顛形成面−ζ例えば鋼
（Ｃｕ）を沈着させることにより金型（１９ａ）、　（
１９ｂ）を得る。′さらに、射出成形工程においては、
金ｍ　＜ｘｓａ）、　（ｔ９ｂ）をそれぞれ可動、側金
屋、固定側金型として１両者が密接したときに形成され
るキャビティに１例えばアクリル樹脂などの透明な溶融
樹脂を高圧で注入したのち、固化させることにより、所
望の光学部品を得ることができる。

このように、この実施例の光学部品の製造方法は、金型
（１９ａ）、　（１９ｂ）の原盤たる金属板（１７”）
　＊（１７ｂ）をダイヤモンド切削により形成するよう
番こしているので、加工精度が極めて高く、シかも比較
的高能率で製作することができる。また、８ＬＡのよう
に複雑な工程を経ることなく、光学部品を最終的に射出
成形により得るようにしているので。

例えばサイクルタイムが３分と極めて加工能率が高くな
り量産が可能となる。それゆえ、前述したように、光学
部品の構造が簡単かつプラスチック製であることによる
低コストとあいまって、コストの大幅な低減が可能とな
る。

なお、上記実施例においては、光学部品は、電鋳を介し
て得られた金型（１９ａ）、　（１９ｂ）を用いる射出
成形により得ているが、被加工物（１３に１反転された
状態の鋸歯状溝を削成すれば、１鋳を介することなく、
ただちに射出成形用の金型を得ることができる。つまり
、この場合、電鋳工程を省略することができる。さら薔
こ、射出成形、注形成形。

圧縮成形、移送成形など各種のプラスチック成形法によ
り得られた本体（１）に、ダイヤモンドバイト番こより
回折格子を直接刻設するようにしてもよい。

この場合１回折格子を切削加工により刻設するのでなく
、第７図に示すように、１９０〜２００℃付近まで予熱
された本体（１）を反転した回折格子（２１）・・・が
形成されている一対の金ＩＩ　Ｃ２０ｍ）、　（２０ｂ
）により挟圧することにより１本体（１）に回折格子を
転写するようにしてもよい。さらに、上記実施例におけ
る金型（１９ａ）、　（１９ｂ）を用いた成形は、射出
成形を例示しているが、注瓜成形、圧縮成形、移送成形
等。

他のプラスチック成形法を利用してもよい。さらにまた
１回折格子を構成する溝の金型板への刻設は、切削加工
によることなく、電子ビーム、フォトレジストを利用し
たエツチング等によってもよい。

〔発明の効果〕この発明の光学部品は、レンズとして作用する一対の回
折格子が列設されているので、前記ＳＬＡと同一の機能
を奏することができる。しかも、この発明の光学部品は
、構造が簡単かつプラスチック製であるので、工程が多
い組立工程を省略できるとともに、大幅な軽量化及び低
廉化が可能となる。したがって、複写機、ファクシミリ
、密着センサー、ＬＥＤプリンタ等のＯＡ機器（こ対す
る適合性が拡大する。

また、この発明の光学部品の製造方法は、所要の回折格
子が反転した状態で刻設された金製を製作したのち、こ
の金型を用いて所望の光学部品をプラスチック成形法に
より製造するようにしているので、ＳＬＡのように複雑
で熟練を要する工程がなく、光学部品を安価に、かつ、
高能率で製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光学部品の斜視図。第２図は第１図の要部拡大図、第３図は本発明の他の実
施例の光学部品の要部拡大断面図、第４図ないし第６図
は本発明の一実施例の光学部品の製造方法の説明図、第
７図は本発明の他の実施例の光学部品の製造方法の説明
図、第８図はＳＬＡの構造説明図、第９図はセルフォッ
クレンズの屈折率分布図、第１０図はセル７オツクレン
ズ中の光の進行路を示す図である。（１）一本　体＋　　　　　　（２ａ）、　（２ｂ）　
：側面（対向面）。（３）：レンズ部＋’　　　（４”）ｌ　（４ｂ）　：
回折格子。（５）：鋸歯状溝、（１９ａ）、（１９ｂ）：金　　型
。（イ）：光学部品。代理人　弁理士　　則　近　憲　佑同　　　　　竹　花　喜久男第３図１１！４１ｉ！１１第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互に平行な一対の対向面を有し且つ透明なプラス
チックにより形成された本体と、上記対向面に刻設され
レンズとして作用する一対の回折格子が一定の方向に複
数対列設されてなるレンズ部とを具備することを特徴と
する光学部品。
（２）回折格子は鋸歯状溝からなることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の光学部品。
（３）一対の回折格子により正立等倍像が得られること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学部品。
（４）レンズとして作用する回折格子が反転した状態で
刻設された一対の金型を製造する第１の工程と、この第
１の工程にて製造された一対の金型を用いて互に平行な
一対の対向面を有しこれら対向面に上記回折格子を一定
の方向に複数対列設されてなる透明な本体からなる光学
部品をプラスチック成形により得る第２の工程からなる
ことを特徴とする光学部品の製造方法。
（５）金型への回折格子の刻設をダイヤモンドバイトに
よる切削加工により行うことを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の光学部品の製造方法。
（６）光学部品のプラスチック成形を射出成形により行
うことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光学部
品の製造方法。