KR20050043685A - 광학 디바이스 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20050043685A
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heat
weld
coupling
optical device
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KR1020040089617A
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사도시로
네모도히로유키
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닛폰 이타가라스 가부시키가이샤
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

반원주형 볼록부(semi-columnar shaped convex portion)가 각 수지 렌즈 플레이트들의 외부 영역 상에 형성된다. 바닥의 수지 렌즈 플레이트의 상단면과 상단의 수지 렌즈 플레이트의 바닥면에 하나의 반원주형 볼록부와 2개의 반원주형 볼록부가 각각 형성된다. 이어서, 상단의 수지 렌즈 플레이트와 바닥의 수지 렌즈 플레이트가 2개의 반원주형 볼록부 사이의 영역에 하나의 반원주형 볼록부를 정합함으로써 일시적으로 고정된다. 다음에, 일시적인 고정 후에, 수지 렌즈 플레이트들의 결합부가 가열되고 용융되어 용접부를 형성한다. 이어서, 상단과 바닥의 수지 렌즈 플레이트가 용접부를 통해 견고하게 용접된다.

Description

광학 디바이스 및 그 제조 방법{OPTICAL DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 복수 개의 수지 렌즈 플레이트를 서로 결합하여 이루어지는 광학 디바이스에 관한 것이다.
현재까지, 직립 렌즈 어레이(erecting lens array)가, 예컨대 일본 특허 출원 공개 제11-245266호에 개시되어 있다. 직립 렌즈는 서로 대향하도록 배치된 복수 개의 렌즈 플레이트로 구성되며, 해당 렌즈 플레이트 상에는 복수 개의 미소 구면 렌즈(minute spherical lense) 또는 미소 비구면 렌즈(minute aspherical lense)가 배치된다.
도 9는 종래의 직립 렌즈 어레이를 도시하는 횡단면도이다. 수지 렌즈 플레이트(10)는 사출 성형에 의해 제조되고, 수지 렌즈 플레이트(10)의 렌즈 배치 영역 둘레에는 접착 구역(102)이 마련된다. 접착 구역(102)에는 접착제(103)가 도포되어, 그 접착제(103)의 확산 및 경화를 통해 수지 렌즈 플레이트(101)를 서로 결합하여 직립 수지 렌즈 어레이를 완성한다.
전술한 바와 같이, 그러한 직립 수지 렌즈 어레이는 요소(수지 렌즈 플레이트)들을 접착제에 의해 결합함으로써 제조된다. 이 경우, 접착제는 물 흡수성이 높기 때문에, 접착제는 전술한 제조 단계가 높은 습도 분위기에서 수행되면 습기를 흡수하여 팽창될 수 있다. 또한, 상기 직립 수지 렌즈 어레이가 운반되고, 저장되며 사용되는 동안에 상기 접착제는 어느 정도 물 흡수성을 나타낼 수 있다. 따라서, 직립 렌즈 어레이가 변형되어, 수지 렌즈 플레이트들 사이의 결합 강도가 저하됨으로써 습기 및 온도에 대한 신뢰성을 열화시킬 수 있다.
접착제의 팽창 계수는 직립 렌즈 어레이의 요소 재료의 팽창 계수보다 크기 때문에, 접착제의 팽창 및 수축 정도는 열 환경 변화로 인한 직립 렌즈 어레이의 결합부의 팽창 및 수축 정도와 달라서, 직립 렌즈 어레이가 변형되어, 직립 렌즈 어레이의 습기 및 온도에 대한 신뢰성을 열화시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제들을 해결하고 습기 및 온도에 대한 매우 높은 신뢰성을 보일 수 있는 광학 디바이스, 예컨대 직립 렌즈 어레이를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 광학 디바이스를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 그 결합부에서 서로 결합된 복수 개의 광학 부품들을 구비하는 광학 디바이스에 관한 것으로, 상기 결합부는 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 열을 발생하고 그 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하는 재료로 이루어지고, 복수 개의 광학 부품들은 상기 용접부를 통해 용접된다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 적어도 하나의 결합부가 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 열을 발생하여 그 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하는 재료로 이루어지고, 복수 개의 광학 부품들이 상기 용접부를 통해 용접된다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 적어도 하나의 결합부가 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 열을 발생하여 그 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하는 기판을 포함하고, 복수 개의 광학 부품들이 상기 용접부를 통해 용접된다.
본 발명의 추가 양태에 있어서, 광학 디바이스가 결합부 사이에 형성된 열에 의해 용융되는 부분을 구비하고, 상기 열은 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 상기 부분에서 발생되어 상기 결합부와 상기 부분을 용융하여 용접부를 형성하고, 복수 개의 광학 부품들이 용접부를 통해 용접된다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 광학 디바이스는 결합부 사이에 형성되는 에너지 공급원으로부터의 에너지에 의해 열을 발생하는 부분을 구비하고, 상기 결합부는 상기 부분에서 발생된 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하고, 복수 개의 광학 부품들이 용접부를 통해 용접된다.
본 발명은 또한 광학 디바이스의 제조 방법에 관한 것으로, 복수 개의 광학 부품들에 결합부를 마련하는 단계와, 상기 결합부에서 열이 발생되어 결합부를 용융하여 용접부를 형성하도록 상기 복수 개의 광학 부품들의 결합부에 에너지를 공급하는 단계와, 상기 복수 개의 광학 부품들을 용접부를 통해 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광학 디바이스와 광학 디바이스의 제조 방법에 따르면, 광학 부품들이 열에 의해 결합부로부터 형성된 용접부를 통해 용접되므로, 광학 부품들이 서로 견고하게 고정될 수 있다. 따라서, 광학 디바이스의 습기 및 온도에 대한 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 발명을 보다 잘 이해하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하기로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 이 실시예에 있어서는, 본 발명에 따른 광학 디바이스로서 수지 직립 렌즈 어레이를 설명하기로 한다.
수지 직립 렌즈 어레이는 3차원 또는 2차원 영상을 디스플레이할 수 있는 공중 구역(aerial region) 표시 디바이스와, 스크린 상에 소정의 영상을 투사할 수 있는 영상 투사 디바이스 및 광 허용 유닛 또는 감광성 물질 상에 소정의 영상을 디스플레이할 수 있는 영상 전달 디바이스에 적용될 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 수지 직립 렌즈 어레이를 도시하는 평면도이고, 도 1b는 선 "A-A"에서 취한 도 1a에 도시된 수지 직립 렌즈 어레이의 횡단면도이다.
도 1a와 1b에 도시된 수지 직립 렌즈 어레이는 서로 적층된 광학 요소들로서 수지 렌즈 플레이트(1)를 포함한다. 각 수지 렌즈 플레이트(1)는 직사각형으로 형성되고, 그 중앙에 렌즈 형성 구역을 포함한다. 상기 렌즈 형성 구역에는 미소 구면 볼록 렌즈(2)가 형성되어, 이 볼록 렌즈(2)는 지그재그로 배치된다. 수지 렌즈 플레이트(1)의 외측 영역에는 반원주형 볼록부(3, 4)가 형성되고, 수지 렌즈 플레이트(1)는 반원주형 볼록부(3, 4)를 접촉시킴으로써 서로 용접된다.
도 2a는 흡광막이 형성되지 않은 수지 렌즈 플레이트의 표면 일부를 도시하는 평면도이고, 도 2b는 선 "B-B"에서 취한 도 2a에 도시된 수지 렌즈 플레이트의 횡단면도이고, 도 2c는 흡광막이 형성된 수지 렌즈 플레이트의 표면 일부를 도시하는 평면도이다.
수지 렌즈 플레이트(1)는 사출 성형에 의해 제조될 수 있다. 이러한 관점에서, 수지 렌즈 플레이트의 수지 재료는 사출 성형에 유용한 높은 광 전달성 및 낮은 물 흡수성을 갖는 수지 재료인 것이 바람직하다. 이 실시예에 있어서, 수지 렌즈 플레이트(1)는 사이클로올레핀계 수지로 제조된다. 그러나, 수지 렌즈 플레이트(1)는 다른 수지, 예컨대 올레핀계 수지 및 노보네인계 수지로 제조될 수도 있다. 구체적으로, 사이클로올레핀계 수지, 올레핀계 수지 및 노보네인계 수지의 예로는, Zeon사에 의해 제조되는 "Zeonex"(등록 상표), Zeon사에 의해 제조되는 "Zeonor"(등록 상표) 및 JSR사에 의해 제조되는 "Arton"(등록 상표)가 있다.
각 수지 렌즈 플레이트에는 그 폭방향으로 일측면에 하나의 반원주형(semi-columnar shaped) 볼록부(3)와, 그 폭방향으로 타측면에 2개의 반원주형 볼록부(4)가 형성되어 있다. 또한, 각 수지 렌즈 플레이트에는 그 길이 방향으로 이측면에 하나의 반원주형 볼록부(3)와, 그 길이 방향으로 타측면에 2개의 반원주형 볼록부(4)가 형성되어 있다. 수지 렌즈 플레이트의 적층시에, 하나의 반원주형 볼록부(3)는 2개의 반원주형 볼록부(4) 사이의 오목 구역과 접촉되어 수지 렌즈 플레이트가 서로 고정된다. 수지 렌즈 플레이트(1)의 고정시에, 수지 렌즈 플레이트에 형성된 미소 볼록 렌즈(2)의 배치가 고정될 수 있다.
반원주형 볼록부(3, 4)는 다음과 같이 형성될 수 있다. 먼저, 전술한 특허 문헌 1에 설명되어 있는 바와 같이 원형 개구가 있는 유리 마스터(glass master)가 마련된다. 각 개구는 각 미소 볼록 구면 렌즈(2)에 대응하는 함침부로 이루어진다. 즉, 후술되는 유리 마스터를 이용한 전사에서, 개구(함침부)는 미소 볼록 구면 렌즈에 대응하는 볼록부를 형성하도록 전도된다. 유리 마스터는 반원주형 볼록부(3, 4)에 대응하는 슬릿형 개구를 그 외측에 포함한다. 상기 반원주형 볼록부(3)에 대응되는 볼록부를 형성하기 위하여 슬릿형 개구를 통하여 에칭이 수행된다.
이어서, 마스터 블록은 수지 상에 유리 마스터를 전사함으로써 만들어지고, Ni 몰드는 Ni 일렉트로타이핑을 통해 마스터 블록으로 만들어진다. 소기의 수지 렌즈 플레이트(1)는 Ni 몰드를 이용하여 사출 성형에 의해 만들어진다. 이 경우에, 미소 볼록 구면 렌즈(2)에 대응하는 볼록부와 반원주형 볼록부(3, 4)를 형성하도록 수지 렌즈 플레이트 상에 개구가 전사된다.
전사(transcription)의 결과로서, 미소 구면 렌즈(2)가 수지 렌즈 플레이트(1)의 중앙 렌즈 형성 구역에 하운드 투스 체크 형태(hound's tooth check)로 교대로 형성된다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 미소 구면 렌즈(2)는 해당 수지 렌즈 플레이트(1)의 양표면에 형성된 볼록부로 구성된다. 광학축과 해당 수지 렌즈 플레이트의 미소 구면 볼록 렌즈(2)의 위치는 반원주형 볼록부(3, 4)로 인한 전사를 통해 위치 정합시킴으로써 서로 일치된다.
도면으로부터 명백한 바와 같이, 각 미소 볼록 렌즈(2)의 평면 윤곽은 6각형이고, 미소 볼록 렌즈(2)는 간격없이 긴밀하게 배치된다. 즉, 상기 미소 볼록 렌즈(2)는 긴밀하게 팩된(closed packed) 구조를 나타낼 수 있다.
이 실시예에 있어서, 미소 구면 볼록 렌즈(2)가 채용되지만, 미소 반구면 볼록 렌즈가 채용될 수도 있다. 또한, 이 실시예에 있어서, 미소 구면 볼록 렌즈(2)는 하운드 투스 체크 형태로 배치되지만, 수지 렌즈 플레이트의 측면을 따라 존재하도록 격자, 예컨대 사각형으로 배치될 수도 있다. 또한, 이 실시예에 있어서, 수지 렌즈 플레이트의 측면을 따라 직사각형으로 존재하도록 반원주형 볼록부(3, 4)가 배치되지만, 그 측면으로부터 경사지도록 배치될 수도 있다.
이 실시예에 있어서, 각 미소 볼록 렌즈(2)의 평면 윤곽은 6각형이지만, 미소 볼록 렌즈(2)의 배치 거리와 미소 볼록 렌즈(2)의 직경에 따라 원형, 4변형 또는 임의의 다른 형태일 수도 있다. 또한, 이 실시예에 있어서, 미소 볼록 렌즈(2)가 긴밀하게 배치되지만, 긴밀하지 않게 배치될 수도 있다. 더욱이, 이 실시예에 있어서, 미소 볼록 렌즈(2)는 수지 렌즈 플레이트의 양표면에 형성된 볼록부로 구성되지만, 수지 렌즈 플레이트의 어느 한 표면에 형성된 볼록부로 구성될 수도 있다.
미소 볼록 렌즈(2)를 덮도록 수지 렌즈 플레이트(1)의 외부면 상에 반사 방지막(5)이 형성된다. 상기 반사 방지막(5)은 수지 렌즈 플레이트(1)의 반사성을 감소시키는 역할을 하고, 예컨대 수지 렌즈 플레이트(1)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 실리콘 콤파운드 막으로 제조된다. 실리콘 콤파운드 막 대신에, 플루오린계 수지 막을 반사 방지막(5)에 채용할 수 있다.
반사 방지막(5)상에는 미광(stray light)을 제거하기 위해 구멍(7)이 흡광막으로 형성된다.
구멍(7)은 미소 볼록 렌즈(2)에 홈(6)을 형성하고 이 홈(6)을 덮도록 흡광막을 형성함으로써 만들어질 수 있다. 이 실시예에 있어서, 흡광막은 흡광 페인트로 이루어지고, 광이 목적 지점과 영상 지점사이에 위치된 렌즈를 통해서 목적지점(광원)으로부터 영상 지점으로 촬상되는 영상면을 구성하는 수지 렌즈 플레이트(1)의 일표면 상에 형성된다.
이 실시예에 있어서, 구멍(7)은 수지 렌즈 플레이트(1)의 일표면 상에 형성되지만, 수지 렌즈 플레이트(1)의 양표면 상에 형성될 수도 있다. 또한, 구멍(7)이 형성된 후에, 반사 방지막(5)이 형성될 수도 있다.
구멍(7)은 수지 렌즈 플레이트(1)의 렌즈 형성 구역 또는 전체 표면적을 덮도록 탄소 함유 블랙 레지스트와 같은 광 반응 재료로 제조된 흡광막을 형성하고, 포토리소그래피에 의해 구멍에 대응하는 개구를 형성함으로써 만들어질 수 있다. 또한, 구멍(7)은 블랙 페인트를 도포하고 스폰지로 블랙 페인트를 부분적으로 닦아내어 제한 구멍에 대응하는 개구를 형성함으로써 만들어질 수 있다.
구역(7)을 형성하기 위한 흡광 페인트의 도포시에, 흡광 페인트는 하나의 반원주형 볼록부(3)와 2개의 반원주형 볼록부(4) 상에 도포된다. 반원주형 볼록부(3, 4) 상에 도포된 흡광 페인트 부분은 참조 번호 "8"과 "9"로 지시된다.
이어서, 반원주형 볼록부(4)와 반원주형 볼록부(3)의 접촉을 통한 수지 렌즈 플레이트의 적층을 설명하기로 한다.
도 3은 레이저 용접법에 의한 수지 직립 렌즈 어레이의 제조 방법을 도시하는 개략도이다. 이 경우에, 수지 렌즈 플레이트(1)는 레이저 용접법에 의해 용접된다.
수지 렌즈 플레이트(1)는 조립 스테이지(10) 상에 세팅되어 구멍(7)이 형성되는 각 수지 렌즈 플레이트(1)의 표면이 하방으로 향한다.
다음에, 바닥의 수지 렌즈 플레이트(1)의 상단면의 반원주형 볼록부(3, 4)이 상단의 수지 렌즈 플레이트(1)의 바닥면의 반원주형 볼록부(4, 3)과 각각 정합되어, 바닥의 수지 렌즈 플레이트(1)의 위치가 상단의 수지 렌즈 플레이트(1)의 위치와 정합된다.
이어서, 수지 렌즈 플레이트(1)는 레이저빔의 고투과성을 갖는 석영 유리로 제조된 가압 지그(11)로 상부로부터 플레이트(1)를 가압함으로써 일시적으로 고정된다. 이 일시적인 고정시, 수지 렌즈 플레이트(1)는 반원주형 볼록부(3, 4)를 통해 서로 가압된다.
다음에, 840 nm의 파장을 갖는 레이저빔(13)이 GaAsAl 반도체 레이저 디바이스(12)로부터 방출되고 빔 스플리터(14)에서 분할되어 가압 지그(11)에 의해 일시적으로 고정된 수지 렌즈 플레이트(1)에 도입된다. 이 방식으로, 이 실시예에서는, 840 nm의 파장을 갖는 레이저빔을 방출하는 반도체 레이저 디바이스(12)를 채용하지만, 예컨대 808 nm의 근적외선 파장을 갖는 레이저빔을 방출하는 다른 반도체 레이저 디바이스를 채용할 수도 있다. 또한, 1060 nm의 파장을 갖는 레이저빔을 방출하는 YAG 레이저를 채용할 수도 있다.
레이저빔(13)은 콘덴서(15)에 의해 집중되어 반원주형 볼록부(3, 4)의 두께 관점에서 상단 수지 렌즈 플레이트(1)의 바닥면에 형성된 반원주형 볼록부(3, 4) 상에 집광된다.
흡광막이 상단의 수지 렌즈 플레이트(1)의 상단면 상에 형성되어 있지 않기 때문에, 집중된 레이저빔(13)은 상단면을 통해 상단 수지 렌즈 플레이트(1) 내로 입사되고, 상단 수지 렌즈 플레이트(1)의 바닥면에 형성된 반원주형 볼록부(3, 4)에 조사 및 집광된다. 이 경우에, 흡광 페인트(8, 9)가 반원주형 볼록부(3, 4) 상에 도포되기 때문에, 흡광 페인트(8,9)는 레이저빔(13)을 흡수하여 열을 발생시킨다.
상기 열은 반원주형 볼록부(4, 3)로부터 바닥의 수지 렌즈 플레이트(1)의 상단면에 형성된 반원주형 볼록부(3, 4)에 각각 전달되어 수지 렌즈 플레이트(1)의 양쪽에 형성된 반원주형 볼록부(3, 4)를 용융시킨다.
여기서, 수지 렌즈 플레이트(1)는 광 투과도가 높기 때문에, 레이저빔(13)은 수지 렌즈 플레이트(1)에서 흡수되지 않아, 수지 렌즈 플레이트(1)가 레이저빔(13)에 의해 열적으로 변형되지 않는다.
전술한 바와 같이, 이 실시예에서, 수지 렌즈 플레이트(1)는 사출 성형에 의해 만들어지고, 레이저 용접에 의해 용접되어 수지 직립 렌즈 어레이를 완성한다.
또한, 이 실시예에 있어서, 반원주형 볼록부(3, 4)는 미소 볼록 렌즈(2)의 배치 구역 둘레에 제공되어, 수지 렌즈 플레이트(1)의 위치를 정합하고 레이저 용접에 의해 수지 렌즈 플레이트(1)를 용접하는 데 사용되지만, 임의의 다른 용접법이 적용될 수 있고 임의의 다른 위치 정합법이 적용될 수 있다.
또한, 이 실시예에 있어서, 레이저빔(13)이 공급되어 흡광 페인트(8, 9)에 열을 발생시키지만, 다른 적외선 또는 자외선이 공급되어 거기에 열을 발생시킬 수도 있다.
다음에, 수지 렌즈 플레이트들 사이에 다른 결합 상태를 설명하기로 한다.
전술한 실시예에서는, 흡광 페인트(8, 9)가 반원주형 볼록부(3, 4) 상에 도포되고, 레이저빔(13)이 이 볼록부(3, 4)에 집중 및 집광되어 열을 발생시켜, 수지 렌즈 플레이트(1)를 서로 용접시킨다. 즉, 결합부로서 볼록부(3, 4)가 용접되어 소기의 수지 직립 렌즈 어레이를 완성시킨다.
다른 양태에 있어서, 에너지 공급원으로부터 열의 흡수를 통해 열을 발생시키는 발열 물질이 수지 렌즈 플레이트(1) 사이에 삽입될 수도 있다. 이 경우에, 수지 렌즈 플레이트(1)는 에너지 흡수를 통해 발생된 열에 의해 용접된다.
도 4는 발열 물질이 삽입된 이 결합 상태를 도시하는 횡단면도이다. 도 4에서, 구체적으로 발열 물질로서 금속부(17)가 수지 렌즈 플레이트(1)의 결합부(16)에 삽입된다. 금속부(17) 주위의 수지는 금속부(17)로부터 발생된 열에 의해 용융되어 용접부(18)를 형성한다. 따라서, 수지 렌즈 플레이트(1)는 용접부(18)를 통해 용접되어 소기의 수지 직립 렌즈 어레이를 완성시킨다.
금속부(17)는 레이저빔, 적외선, 자외선 또는 고주파에 의해 가열될 수 있다. 금속부(17)는 또한 전류를 금속부에 인가함으로써 금속 저항열을 이용하여 가열될 수도 있다.
또 다른 양태에 있어서, 수지 렌즈 플레이트(1)의 결합부는 발열-용접 물질로 만들어질 수도 있다. 이 경우에, 결합부 자체는 에너지 공급원으로부터 에너지를 흡수하여 결합부를 용융하는 열을 발생시키고 수지 렌즈 플레이트(1)를 용접한다.
도 5는 본 발명에 따른 수지 직립 렌즈 어레이의 수지 렌즈 플레이트의 또 다른 결합 상태를 도시하는 횡단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 수지 직립 렌즈 어레이의 수지 렌즈 플레이트의 다른 결합 상태를 도시하는 횡단면도이다. 도 5 및 6과 관련한 양자의 경우에, 수지 렌즈 플레이트(1)의 결합부는 발열-용접 물질로 만들어질 수 있다.
도 5에서, 렌즈 배치 구역에 배치된 미소 볼록 렌즈(2)는 높은 광 투과성을 갖는 수지로 제조되고, 결합부(16)는 높은 흡광성을 갖는 수지로 제조된다. 따라서, 용융될 결합부(16)에서 발생된 열이 용접부(20)를 형성함으로써, 수지 렌즈 플레이트(1)가 용접부(20)를 통해 용접되어 소기의 수지 직립 렌즈 어레이를 완성한다.
도 6에 있어서, 렌즈 배치 구역에 배치된 미소 볼록 렌즈(2)는 높은 광 투과성을 갖는 수지로 제조되고, 상단 수지 렌즈 플레이트(1)의 결합부(16)도 또한 높은 광 투과성을 갖는 수지로 제조된다. 이때, 바닥의 수지 렌즈 플레이트(1)의 결합부(16)는 높은 광 투과성을 갖는 수지로 제조된다. 따라서, 용융될 바닥의 결합부(16)에서 발생된 열이 용접부(21)를 형성함으로써, 수지 렌즈 플레이트(1)가 이 용접부(21)를 통해 용접되어 소기의 수지 직립 렌즈 어레이를 완성한다.
도 5와 도 6에 도시된 수지 렌즈 플레이트(1)는 높은 광 투과성 및 높은 흡광성을 각각 갖는 수지들을 마련하고, 상기 수지들을 사출 성형기의 게이트를 통해 사출함으로써 형성될 수 있다.
또한, 페인트는 인몰딩 코팅법(in-molding coating method)에 의해 사출 성형된 피스에서 코팅될 수 있다. 도 7은 본 발명에 따른 수지 직립 렌즈 어레이의 수지 렌즈 플레이트의 또 다른 결합 상태를 도시하는 횡단면도이다. 도 7에서, 페인트는 인몰딩 코팅법에 의해 결합부에 코팅되고, 용융될 결합부에서 열이 발생되어 용접부를 형성하여 이 용접부를 통해 수지 렌즈 플레이트를 용접한다.
도 7을 참조하면, 수지 렌즈 플레이트는 사출 성형된 다음, 몰드가 개방된다. 이 후에, 흡광 페인트가 몰드 내로 분사되어 수지 렌즈 플레이트(1)의 결합부(16) 상에 흡광 구역(22)을 형성한다. 이어서, 결합부(16)가 흡열을 통해 용융되어 용접부(23)를 형성하고 수지 렌즈 플레이트(1)를 용접한다. 그 결과로, 소기의 수지 직립 렌즈 어레이가 제조될 수 있다.
흡광 구역(22) 중 하나는 수지 렌즈 플레이트(1)의 해당 결합부(16) 상에 형성될 수도 있다.
도 5 내지 도 7에 있어서, 에너지의 예로는 레이저빔, 적외선 또는 자외선이 있을 수 있다.
추가 양태에 있어서, 에너지 공급원으로부터 에너지의 흡수를 통해 열을 발생시키는 발열부가 수지 렌즈 플레이트(1)들 사이에 삽입될 수도 있다. 이 경우에, 수지 렌즈 플레이트(1)는 에너지 흡수를 통해 발생된 열에 의해 용접된다.
도 8은 발열부가 삽입되어 있는 결합 상태를 도시하는 횡단면도이다. 도 8에 있어서, 구체적으로 발열부로서의 광 차폐막(24)이 수지 렌즈 플레이트(1)의 결합부(16) 사이에 삽입된다. 광 차폐막(24)과 결합부(16)는 광 차폐막(24)으로부터 발생된 열에 의해 용융되어 용접부(25)를 형성한다. 따라서, 수지 렌즈 플레이트(1)는 용접부(25)를 통해 용접되어 소기의 수지 직립 렌즈 어레이를 완성한다.
광 차폐막(24)은 높은 광 투과성을 갖는 막을 마련하고 상기 막 상의 미소 볼록 렌즈 피치에 대응하는 흡광 개구를 인쇄하거나 낮은 광 투과성을 갖는 막을 마련하고 상기 막을 통해 미소 볼록 렌즈 피치에 대응하는 개구를 형성함으로써 만들어질 수 있다.
수지 렌즈 플레이트(1)의 결합부와 흡광막(24)을 용융하여 용접하는 에너지의 예로는 레이저빔, 적외선 또는 자외선이 있을 수 있다.
전술한 실시예들에서는, 2개의 수지 렌즈 플레이트가 마련되어 적층 및 용접되지만, 3개 이상의 수지 렌즈 플레이트가 마련되어 적층 및 용접될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라서, 습기 및 온도에 대한 매우 높은 신뢰성을 보일 수 있는 광학 디바이스, 예컨대 직립 렌즈 어레이를 제공된다.
도 1a는 본 발명에 따른 수지 직립 렌즈 어레이를 도시하는 평면도.
도 1b는 선 "A-A"에서 취한 도 1a에 도시된 수지 직립 렌즈 어레이의 횡단면도.
도 2a는 흡광막이 형성되지 않은 수지 렌즈 플레이트의 표면 일부를 도시하는 평면도.
도 2b는 선 "B-B"에서 취한 도 2a에 도시된 수지 렌즈 플레이트의 횡단면도.
도 2c는 흡광막이 형성된 수지 렌즈 플레이트의 표면 일부를 도시하는 평면도.
도 3은 레이저 용접법에 의한 수지 직립 렌즈 어레이의 제조 방법을 도시하는 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 수지 직립 렌즈 어레이의 수지 렌즈 플레이트의 다른 결합 상태를 도시하는 횡단면도.
도 5는 본 발명에 따른 수지 직립 렌즈 어레이의 수지 렌즈 플레이트의 또 다른 결합 상태를 도시하는 횡단면도.
도 6은 본 발명에 따른 수지 직립 렌즈 어레이의 수지 렌즈 플레이트의 다른 결합 상태를 도시하는 횡단면도.
도 7은 본 발명에 따른 수지 직립 렌즈 어레이의 수지 렌즈 플레이트의 또 다른 결합 상태를 도시하는 횡단면도.
도 8은 본 발명에 따른 수지 직립 렌즈 어레이의 수지 렌즈 플레이트의 다른 결합 상태를 도시하는 횡단면도.
도 9는 복수 개의 수지 렌즈 플레이트가 접착제에 의해 결합되어 있는 종래의 수지 직립 렌즈 어레이를 도시하는 횡단면도.

Claims (21)

  1. 결합부에서 서로 결합되는 복수 개의 광학 부품들을 포함하는 광학 디바이스로서,
    상기 결합부는 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 열을 발생시키고 상기 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하는 재료로 이루어지고, 상기 복수 개의 광학 부품들은 상기 용접부를 통해 용접되는 것인 광학 디바이스.
  2. 결합부에서 서로 결합되는 복수 개의 광학 부품들을 포함하는 광학 디바이스로서,
    상기 결합부 중 적어도 하나는 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 열을 발생시키고 상기 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하는 재료로 이루어지고, 상기 복수 개의 광학 부품들은 상기 용접부를 통해 용접되는 것인 광학 디바이스.
  3. 결합부에서 서로 결합되는 복수 개의 광학 부품들을 포함하는 광학 디바이스로서,
    상기 결합부 중 적어도 하나는 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 열을 발생시키고 상기 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하는 물질을 포함하고, 상기 복수 개의 광학 부품들은 상기 용접부를 통해 용접되는 것인 광학 디바이스.
  4. 결합부에서 서로 결합되는 복수 개의 광학 부품들과,
    상기 결합부 사이에 형성되는 열에 의해 용융되는 부분
    을 구비하고, 상기 열은 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 상기 부분에서 발생되어 상기 결합부를 용융시켜 용접부를 형성하며, 상기 복수 개의 광학 부품들은 상기 용접부를 통해 용접되는 것인 광학 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 부분은 광 차폐막을 포함하는 것인 광학 디바이스.
  6. 결합부에서 서로 결합되는 복수 개의 광학 부품들과,
    상기 결합부 사이에 형성된 에너지 공급원으로부터의 에너지에 의해 열을 발생하는 부분
    을 구비하고, 상기 결합부는 상기 부분에서 발생된 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하며, 상기 복수 개의 광학 부품들은 상기 용접부를 통해 용접되는 것인 광학 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 부분은 금속부를 포함하는 것인 광학 디바이스.
  8. 결합부에서 서로 결합되는 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들과,
    상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들에 소정 피치만큼 형성된 미소 구면 또는 반구면 볼록 렌즈들
    을 구비하고, 상기 결합부는 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 열을 발생하고 상기 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하는 재료로 이루어지고, 상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들은 상기 용접부를 통해 용접되는 것인 광학 디바이스.
  9. 결합부에서 서로 결합되는 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들과,
    상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들에 소정 피치만큼 형성된 미소 구면 또는 반구면 볼록 렌즈들
    을 구비하고, 상기 결합부 중 적어도 하나는 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 열을 발생하고 상기 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하는 재료로 이루어지고, 상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들은 상기 용접부를 통해 용접되는 것인 광학 디바이스.
  10. 결합부에서 서로 결합되는 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들과,
    상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들에 소정 피치만큼 형성된 미소 구면 또는 반구면 볼록 렌즈들
    을 구비하고, 상기 결합부 중 적어도 하나는 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 열을 발생하고 상기 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하는 물질을 포함하고, 상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들은 상기 용접부를 통해 용접되는 것인 광학 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 물질은 흡광막인 것인 광학 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 볼록 렌즈들은 상기 흡광막으로 만들어지는 구멍을 각각 포함하는 것인 광학 디바이스.
  13. 결합부에서 서로 결합되는 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들과,
    상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들에 소정 피치만큼 형성된 미소 구면 또는 반구면 볼록 렌즈들과,
    상기 결합부 사이에 형성된 열에 의해 용융될 부분
    을 구비하고, 상기 열은 에너지 공급원으로부터 공급된 에너지에 의해 상기 부분에서 발생되어 상기 결합부와 상기 부분을 용융하여 용접부를 형성하고, 상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들은 상기 용접부를 통해 용접되는 것인 광학 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 부분은 광 차폐막인 것인 광학 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 볼록 렌즈들은 상기 광 차폐막으로 만들어지는 구멍을 각각 포함하는 것인 광학 디바이스.
  16. 결합부에서 서로 결합되는 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들과,
    상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들에 소정 피치만큼 형성된 미소 구면 또는 반구면 볼록 렌즈들과,
    상기 결합부 사이에 형성되는 에너지 공급원으로부터의 열에 의해 열을 발생시키는 부분
    을 구비하고, 상기 결합부는 상기 부분에서 발생된 열에 의해 용융되어 용접부를 형성하고, 상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들은 상기 용접부를 통해 용접되는 것인 광학 디바이스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 부분은 금속부를 포함하는 것인 광학 디바이스.
  18. 광학 디바이스의 제조 방법으로서,
    복수 개의 광학 부품들에 결합부를 마련하는 단계와,
    상기 복수 개의 광학 부품들의 결합부에 에너지를 공급함으로써, 상기 에너지에 의해 상기 결합부에 열이 발생되어 상기 결합부를 용융하고 용접부를 형성하는 단계와,
    상기 용접부를 통해 상기 복수 개의 광학 부품들을 용접하는 단계
    를 포함하는 광학 디바이스의 제조 방법.
  19. 광학 디바이스의 제조 방법으로서,
    복수 개의 수지 렌즈 플레이트에 결합부를 마련하는 단계와,
    상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트 상에 미소 구면 또는 비구면 볼록 렌즈들을 형성하는 단계와,
    상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들의 결합부에 에너지를 공급함으로써, 상기 에너지에 의해 상기 결합부에 열이 발생되어 상기 결합부를 용융하고 용접부를 형성하는 단계와,
    상기 용접부를 통해 상기 복수 개의 수지 렌즈 플레이트들을 용접하는 단계
    를 포함하는 것인 광학 디바이스의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 에너지는 레이저빔, 적외선 또는 자외선을 포함하는 것인 광학 디바이스의 제조 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 에너지는 레이저빔, 적외선 또는 자외선을 포함하는 것인 광학 디바이스의 제조 방법.
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