TWI769222B - 光學零件及光學零件的製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種光學零件10，係包含一基板11；形成一透鏡12於該基板11的第一主面11a上；及形成一渦旋形狀13於該透鏡12的表面。

Description

光學零件及光學零件的製造方法
本發明係關於一種光學零件及該光學零件的製造方法。
近年來，由於網際網路或雲端的普及，數據通信量爆發性地增加。即使在暫時儲存數據或連接到網際網路的數據中心內，也必須用高速存取大容量的數據。
如同數據中心內在短距離(數十m~數百m)的傳輸中，可藉由電氣信號進行通信；但從高速化的角度來看，進行光通信更加有利。在短距離的光通信上，已實現傳輸速度為數GHz~10GHz的系統，即VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)等面發射光源和多模光纖的組合。
多模光纖，由於讓光通過的核心(Core)設計得比單模光纖更大，所以在核心內傳輸多模態的光可能會產生DMD(Differential Modal Dispersion)。由於產生DMD時光波形變得容易劣化，可能使傳輸距離受到限制。
作為改善多模光纖的DMD之方法，使用用來產生光渦的渦旋相位板(Vortex Phase Plate)為習知技術(例如專利文獻1或2)。通常從雷射射出的光，包含高中心部強度的基本高斯狀的光強度分布，但當該光通過渦旋相位板時，可轉換成中心部分的強度為零、或包含降低的環狀的光強度分布之光。渦旋相位板係例如形成連續或階梯狀的螺旋狀(渦旋形狀)於任一主面的板狀之光學零件。
眾所周知，由於製造方法可能使多模光纖中核心的中心部分之折射率分布變得不穩定，此即導致DMD的因素(例如專利文獻1或 2)。於是使從雷射射出的光通過渦旋相位板，轉換成包含環狀的光強度分布之光，再射入到多模光纖。這麼一來，不僅抑制直接射入到多模光纖的核心的中心部分之光，且主要以所謂的高階的傳播模態在光纖內傳播，即可抑制DMD的產生。
先前技術文獻：專利文獻1 日本特開2008-46312號公報
先前技術文獻：專利文獻2 日本特開2016-91014號公報
但在光源和多模光纖之間配置渦旋相位板時，為了校準光軸導致光學零件增加，相較於不配置渦旋相位板時，可能使光軸調整變得困難。而且，在如同包含該些複數組合的陣列型之光學系統中，可能使該調整變得更加困難。
有鑑於上述課題，本發明目的在於提供一種用來產生光渦的光學系統中，使光軸調整變得容易的技術。
為達上述目的，本發明之一形態的一種光學零件，其係包含一基板；形成一透鏡於該基板的第一主面上；及形成一渦旋形狀於該透鏡的表面。
也可額外在和基板中的第一主面相反的第二主面上配置光學元件。
光學元件也可為一透鏡、一偏振片、一波片、一相位片、一稜鏡、一衍射光柵、一濾波器、一反射鏡、一半反射鏡、一光發射元件或一光接收元件之至少一。
具有渦旋形狀之複數的透鏡也可配置成陣列狀於基板的第一主面上。
本發明之另一形態係該光學零件的製造方法。該方法係包含一將紫外線硬化型樹脂注入到具有渦旋形狀之透鏡的反轉形狀形成的模具的工程；一使模具貼合基板、展開紫外線硬化型樹脂的工程；一用光照射紫外線硬化型樹脂使其硬化的工程；及一從模具脫模取出該光學零件的工程。
本發明之另一形態係該光學零件之製造方法。該方法係包含一將搭載具有渦旋形狀之透鏡的反轉形狀形成的模具的固定端金屬模具和可動端金屬模具合模後，在固定端金屬模具和可動端金屬模具之間的空間射出成形材料的工程；一使成形材料冷卻硬化的工程；及一將固定端金屬模具和可動端金屬模具開模，取出該光學零件的工程。
而且，上述組成元件的任意組合、以及在方法、裝置、系統等之間變換本發明的表達，也視為本發明之有效形態。
承上所述，使用具備渦旋形狀、用來產生光渦的光學系統，來耦合雷射等光源和多模光纖時，藉由本發明可提供使其光軸調整變得容易的技術。而且可減少組成光學系統的零件數量。
10、50‧‧‧光學零件
11、51、80‧‧‧基板
11a、51a‧‧‧第一主面
11b‧‧‧第二主面
12‧‧‧透鏡
13‧‧‧渦旋形狀
30‧‧‧光學模組
32‧‧‧光源
34‧‧‧聚光透鏡
36‧‧‧多模光纖
36a‧‧‧核心
40‧‧‧光學元件
52‧‧‧渦旋透鏡
60、85、90‧‧‧主模具
61‧‧‧不鏽鋼材
62‧‧‧化學鍍鎳-磷
63、84‧‧‧反轉形狀
81‧‧‧光刻膠
82‧‧‧形狀
83‧‧‧電鍍鎳
91、94、101‧‧‧玻璃基板
92、95、100‧‧‧紫外線硬化型樹脂
93、96‧‧‧複製模具
110‧‧‧固定端金屬模具
111‧‧‧模具
112‧‧‧可動端金屬模具
113‧‧‧樹脂注入口
114‧‧‧銷
115‧‧‧空間
Ax‧‧‧光軸
d‧‧‧高低差
圖1(a)及(b)係說明本發明之實施形態之一種光學零件之圖式。
圖2係使用本發明之實施形態之一種光學零件之光學模組之概略構成圖。
圖3(a)及(b)係說明射入到多模光纖之光之強度分布之圖式。
圖4係將光學元件與光學零件組合之實施形態之示意圖。
圖5係說明本發明之另一實施形態之光學零件之斜視圖。
圖6係藉由機械加工製作之主模具之概略斜視圖。
圖7係藉由機械加工製作之主模具之概略局部剖面圖。
圖8(a)至(e)係說明藉由光刻進行主模具之製作工程之圖式。
圖9(a)至(d)係說明複製模具之製作工程之圖式。
圖10(a)至(d)係說明藉由2P成形進行光學零件之製作工程之圖式。
圖11(a)至(c)係說明藉由射出成形進行光學零件之製作工程之圖式。
圖12(a)至(f)係本發明之第一實施形態之一種光學零件之6面圖。
圖13(a)至(e)係圖12(a)至(f)所示之一種光學零件之A-B部分擴大圖。
圖14(a)及(b)係圖12(a)至(f)所示之一種光學零件之A-B部分擴大斜視圖。
圖15(a)至(f)係本發明之第二實施形態之一種光學零件之6面圖。
圖16(a)至(e)係圖15(a)至(f)所示之一種光學零件之A-B部分擴大圖。
圖17(a)及(b)係圖15(a)至(f)所示之一種光學零件之A-B部分擴大斜視圖。
圖18(a)至(f)係本發明之第三實施形態之一種光學零件之6面圖。
圖19(a)至(e)係圖18(a)至(f)所示之一種光學零件之A-B部分擴大圖。
圖20(a)及(b)係圖18(a)至(f)所示之一種光學零件之A-B部分擴大斜視圖。
以下針對本發明之實施形態之一種光學零件進行說明。該光學零件係包含渦旋形狀的光學零件。對於各圖式所示之相同或同等之組成元件、部件、處理，賦予相同的符號，適度省略重複的說明。另外，實施形態係作為示例而非限制本發明，實施形態記載的所有特徵或該組合，對本發明未必係必須。
圖1(a)及(b)係說明本發明之實施形態之一種光學零件10之圖式。圖1(a)係光學零件10之斜視圖，圖1(b)係光學零件10之側面圖。如圖1(a)及(b)所示，光學零件10形成透鏡12於基板11上。
基板11係板狀體，包含第一主面11a；及和第一主面11a相反的第二主面11b。作為組成基板11的材料，例如可使用樹脂或 玻璃。
透鏡12形成於基板11的第一主面11a上。圖1(a)及(b)所示的透鏡12為球面凸透鏡，但也可為球面凹透鏡、非球面凸透鏡、非球面凹透鏡等。
本實施形態之一種光學零件10中，形成渦旋形狀13於透鏡12的表面。以下將形成渦旋形狀於表面的透鏡稱為「渦旋透鏡(Vortex on Lens)」。渦旋形狀13係圍繞光軸形成連續或階梯狀的螺旋狀光學元件，即含有產生光渦的功能，轉換成在圓周方向上有相位差之光。藉由該渦旋形狀13，入射光被轉換成在圓周方向上有相位差的光，得到包含環狀之光強度分布的光。
如圖1(b)所示，渦旋形狀13含有最大的高低差d。該高低差d係渦旋形狀13之最高處和最低處的差值。當渦旋形狀13中一圈內之高低差d的形狀之重複次數(週期數)，即電荷數為mc，且使用波長為λ時，相位差△Φ可用△Φ=2π×mc×△n×d/λ表示。△n是使用波長為λ下組成渦旋形狀之材料和週邊之介質的折射率之差值。作為渦旋形狀13，可根據應給予的相位差使用各種類型。例如，可使用一圈內給予2π相位差者(電荷數mc=1、相位差△Φ=2π)、連續360度給予相位差者、每180度各給予2π相位差者(mc=2、△Φ=2π×2)、每120度各給予2π相位差者(mc=3、△Φ=2π×3)等。而且當相位差△Φ為2π×m(m為整數)時，可得到相對中心軸、包含最高軸對稱性之環狀之光強度分布的光束。
透鏡12和渦旋形狀13的光軸配置在一致的位置上(如圖2(b)所示將一致的光軸視為光學零件10的光軸Ax)。
圖2係使用本發明之實施形態之一種光學零件10之光學模組30之概略構成圖。如圖2所示，光學模組30包含光源32、光學零件10、聚光透鏡34、及多模光纖36。圖2所示即從光源32射出的光經由光學零件10及聚光透鏡34射入到多模光纖36之核心36a的模樣。
可利用VCSEL等面發射雷射器或其他邊射型雷射二極體等作為光源32。光學零件10例如不限於配置在沒有透鏡形成的基板11之第二主面11b，當作從光源32受光的入射面。射入到光學零件10的光，藉由透鏡12轉換成平行光，且藉由具備預設條件的渦旋形狀13，其波面向螺旋狀旋轉且轉換成包含環狀之光強度分布的光。從光學零件10射出之包含環狀之光強度分布的平行光，藉由面向光學零件10配置的聚光透鏡34聚光，射入到多模光纖36的核心36a。而且圖2係實施形態之一，藉由其他組成也可實現相同的功能。例如也可使其上形成光學零件10之透鏡12的第一主面11a朝向光源32端，或也可替換光學零件10和聚光透鏡34。
圖3(a)及(b)係說明射入到多模光纖之光之強度分布之圖式。圖3(a)係一比較例，顯示如圖2所示的光學模組30中配置單純的準直透鏡替代光學零件10時，射入到多模光纖的光之強度分布。圖3(b)所示係使用本實施形態之一種光學零件10時，射入到多模光纖的光之強度分布。
比較圖3(a)及(b)可得知藉由使用本實施形態之一種光學零件10，可將中心部分之強度降低的、包含環狀之強度分布的光射入到多模光纖36的核心36a。這麼一來，由於沒有光射入到折射率可能變得不穩定的核心36a之中心部分，可抑制DMD的產生，結果可提高光學模組30的光傳輸性能。
在光學模組中，當渦旋相位板和其他2片透鏡(即準直透鏡及聚光透鏡)被製作成單獨的零件來組合使用時，必須校準固定渦旋相位板和其他透鏡的光軸。但當光學零件的數量增加時，光軸調整自然變得困難。如本實施形態藉由形成渦旋形狀13於透鏡12的表面將其一體化，可將光學零件10視同一片普通的透鏡。換言之，校準光學零件10和聚光透鏡34這2個零件的光軸即可，相較於針對渦旋相位板和其他2片透鏡進行光軸調整時，光軸調整變得容易。這在操作堆疊成複數之陣列狀的光學零件時更加有利。
本實施形態之一種光學零件10中，為了抑制反射損失，也可形成抗反射層於裸露在光學零件之外部之介質(例如空氣)的表面，即第一主面11a(透鏡12、渦旋形狀13)及第二主面11b。抗反射層例如也可由包含介電質多層膜或數十~數百奈米之週期的微細構造、含有外部之介質之折射率和光學元件之折射率的中間折射率之匹配層等形成。
圖4所示係光學元件40與光學零件10組合之實施形態。在本實施形態之一種光學零件10中，形成平面狀於基板11的第二主面11b上。因此，可在第二主面11b自由配置其他光學元件40。配置在第二主面11b的光學元件40，例如也可為透鏡、偏振片、波片、相位片、稜鏡、衍射光柵、濾波器、反射鏡、半反射鏡、光發射元件或光接收元件等。由於第二主面11b呈平面狀，所以在這方面有利的是，可形成電極或金屬配線於面上，再組裝光發射元件或光接受元件。如上所述藉由在第二主面11b配置光學元件40，比起光學元件40和光學零件10各別分開配置時，更能使光學模組節省空間。而且由於光學元件40直接固定在光學零件10上，使光學元件40和光學零件10的光軸調整變得容易，而且具有固定後不易產生光軸偏離的優點。
圖5係說明本發明之另一實施形態之光學零件50之斜視圖。圖5所示之光學零件50係於基板51的第一主面51a上將複數之渦旋透鏡52配置成陣列狀的透鏡陣列。
在圖2所示之實施形態已說明當光射入到一根多模光纖36的情況，但在並排複數的多模光纖36使空間多重化的情況，使用圖5所示的光學零件50和並排的聚光透鏡34(參照圖2)之陣列。這個情況下由於只要針對光學零件50和聚光透鏡34之陣列進行光軸調整即可，相較於針對陣列狀之渦旋形狀和其他2組透鏡陣列進行光軸調整的情況，光軸調整進行起來容易許多。
接著針對該光學零件的製作方法進行說明。在此說明代表性的2種製造方法。
(1)2P成形(Photo Polymerization)：2P成形係藉由 紫外線硬化成形，在具有光學設計形狀的模具(Mold)充填紫外線硬化型樹脂，和作為基板的玻璃板、壓克力板等貼合，照射紫外線使樹脂硬化後，脫模後在基板上轉印成形模具之反轉形狀的成形法。在此說明使用玻璃基板作為基板、藉由2P成形法形成上述的具有配置成陣列狀之渦旋透鏡的光學零件50的情況。
製作用來成形光學零件50之模具的方法，有藉由機械加工製作出金屬模具母材的方法，及藉由光刻製作出感光敏化劑或光刻膠等感光體的方法。
圖6係藉由機械加工製作之主模具60之概略斜視圖。圖7係藉由機械加工製作之主模具60之概略局部剖面圖。藉由機械加工製作主模具60時，例如使用超精密奈米加工機器的超精密切割工具，針對在不鏽鋼材61的表面施加化學鍍鎳-磷62的金屬模具母材，加工形成渦旋透鏡的反轉形狀63。
使用紫外線硬化型樹脂之折射率1．6(波長850nm)，即透鏡成形時之材料，根據將用輻射角20°從面發射雷射器(VCSEL)發出的光轉換成平行光的規格，設計成渦旋透鏡的主模具。具體而言，以透鏡直徑=φ0．24mm、透鏡高度(sag)=0．033mm之軸對稱之非球面狀為基本，在作為該基本的非球面狀上附加16個高低差d=0．009mm之高低差狀的渦旋透鏡，以0．25mm的間隔配置設計成主模具。渦旋形狀設計成使其產生△Φ=2π×6的相位差，可得到適用於和多模光纖進行光學連接之軌道角動量的光渦。
圖8(a)至(e)係說明藉由光刻進行主模具之製作工程之圖式。首先，如圖8(a)所示在基板80(例如矽晶圓)上塗覆光刻膠81，再如圖8(b)所示用雷射直寫裝置曝光出渦旋透鏡之形狀。接著如圖8(c)所示用顯影液顯影，形成渦旋透鏡之形狀82，如圖8(d)所示從用該光刻膠製作的渦旋透鏡之形狀82，藉由鎳電鍍83轉印出渦旋透鏡之反轉形狀84。最後如圖8(e)所示脫模，得到主模具85(鎳電鑄壓模)。
雖然根據上述步驟製作的主模具可當作2P成形用的模具使用，但由於金屬製的主模具無法讓紫外線穿透，產生2P成形的基板需是紫外線可穿透之材質的限制，或出自防止操作時產生破損等觀點考量，包含保護主模具的效果，優選用2P成形在玻璃基板成形複製模具，作為2P成形用的模具使用。
製作複製模具時使用的紫外線硬化型樹脂，不必和成形本發明之一種光學零件時使用的紫外線硬化型樹脂相同，使用讓複製模具在重複轉印或形狀(尺寸)上具有優越穩定性(例如硬化收縮少)的紫外線硬化型樹脂。
圖9(a)至(d)係說明複製模具之製作工程之圖式。首先，如圖9(a)所示，使用形成渦旋透鏡之反轉形狀(凹狀)的主模具90，藉由2P成形用紫外線硬化型樹脂92形成凸狀之複製模具於玻璃基板91上。圖9(b)所示係完成的凸狀之複製模具93。接著如圖9(c)所示，使用凸狀之複製模具93，藉由2P成形用紫外線硬化型樹脂95形成凹狀之複製模具於玻璃基板94上。圖9(d)所示係完成的凹狀之複製模具96。
主模具90及複製模具96，為使紫外線硬化型樹脂硬化後容易脫模，優選塗覆脫模劑。脫模劑例如將氟系的塗層劑稀釋為0．1%，用旋塗法或浸塗法塗覆後，在60℃、90%RH程度的高溫高濕空氣中保持1小時以上進行塗覆。
在上述實施形態中，使用玻璃基板作為成為複製模具之基本的基板和從複製模具製作出來的光學零件之基板。作為玻璃基板，只要在使用的波長下(例如850nm)呈透明即可，也可使用實質上不含鹼金屬元素的無鹼玻璃，例如鈉鈣玻璃或硼矽酸玻璃。為了提高在玻璃表面形成渦旋形狀之紫外線硬化型樹脂和該玻璃表面的附著性(強度)，優選用矽烷偶聯劑進行表面處理。表面處理例如事先針對玻璃基板進行紫外線臭氧清洗或電暈放電處理、等離子處理等表面活性化處理，再用稀釋成0．1%的矽烷偶聯劑(氨基矽烷)以旋塗法塗覆後，用120℃乾燥10分鐘。
圖10(a)至(d)係說明藉由2P成形進行光學零件之製作工程之圖式。首先如圖10(a)所示，準備渦旋透鏡成形用之複製模具96，於該複製模具96注入紫外線硬化型樹脂100。紫外線硬化型樹脂100係可使用具有硬化後折射率為1．6(波長850nm)、透光率90%之特性的環氧系之紫外線硬化型樹脂。
接著如圖10(b)所示，將玻璃基板101貼合複製模具96，使紫外線硬化型樹脂100在作為目標的樹脂展開區展開。
接著如圖10(c)所示，用紫外線經由玻璃基板101照射紫外線硬化型樹脂100，使紫外線硬化型樹脂100硬化。硬化條件例如也可為波長360nm的紫外線，照射能量500J/cm2(例如用照射強度10mW/cm2的紫外線照射50秒)。紫外線型樹脂100硬化後，如圖10(d)所示將複製模具96脫模，得到光學零件50。
(2)射出成形：接著針對射出成形進行說明。在此說明形成具有配置成陣列狀之渦旋透鏡的光學零件50的情況。
渦旋透鏡之模具(Piece)係基於用來成形光學零件50的樹脂之折射率1．52(波長850nm)，設計成具有將用輻射角20°從面發射雷射器(VCSEL)發出的光轉換成平行光的功能。具體而言，以透鏡直徑=φ0．24mm、透鏡高度(sag)=0．035mm之軸對秤的非球面狀為基本，在作為該基本的非球面狀上附加16個高低差d=0．01mm之高低差狀的渦旋透鏡，設計成以0．25mm的間隔配置。渦旋形狀設計成使其相移6週期，可得到適用於和多模光纖進行光學連接之軌道角動量的光渦。
跟上述2P成形的情況相同，組裝到射出成形金屬模具的渦旋透鏡之模具，也可用藉由機械加工製作出金屬模具母材的方法形成，也可用藉由光刻製作出感光敏化劑或光刻膠等感光體的方法形成。在藉由光刻法的情況，用不鏽鋼材支撐圖8(a)至(e)說明的鎳電鑄壓模，製作出組裝在射出成形金屬模具的模具。
圖11(a)至(c)係說明藉由射出成形進行光學零件之 製作工程之圖式。如圖11(a)所示，固定端金屬模具110之凹處搭載渦旋透鏡之模具111，可動端金屬模具112配置在面向固定端金屬模具110的位置。
接著如圖11(b)所示將固定端金屬模具110和可動端金屬模具112合模後，用射出成形機器附屬之射出組件(未圖示)經由樹脂注入口113(注料口)將成形材料(樹脂)射出到固定端金屬模具110和可動端金屬模具112之間的空間115。成形材料例如也可為環烯烴聚合物。為了避免成形品染色，優選例如用100℃預熱4小時，事先去除溶解空氣。
成形材料冷卻硬化後，如圖11(c)所示，將可動端金屬模具112從固定端金屬模具110拉開並開模。藉由用推出銷114從可動端金屬模具112推出成形品，可得到本實施形態之一種光學零件50。成形條件例如也可為鎖模力15噸、金屬模具溫度=100℃、樹脂溫度=260℃、射出時間1．5秒、保壓×時間=10MPa×1秒、冷卻時間10秒。
如同上述說明，本發明之實施形態的一種光學零件(透鏡陣列)係用來控制從光源射入之光之方向及光強度分布。相較於該些零件各別分開時，藉由形成渦旋形狀於透鏡的表面將其一體化，光軸調整變得更加容易。該光學零件整體呈透明。
圖12(a)至(f)係本發明之第一實施形態之一種光學零件(透鏡陣列)之6面圖。該光學零件之尺寸(基板之尺寸)係縱1．00mm×橫4．50mm×高0．01mm。該第一實施形態中，複數之透鏡係配置成渦旋形狀的高低差(從透鏡的頂點往半徑延伸的線)平行於透鏡之排列方向。圖12(a)係光學零件之背面圖。圖12(b)係光學零件之平面圖。圖12(c)係光學零件之正面圖。圖12(d)係光學零件之底面圖。圖12(e)係光學零件之左側面圖。圖12(f)係光學零件之右側面圖。
圖13(a)至(e)係圖12(a)至(f)所示之一種 光學零件之A-B部分擴大圖。圖13(a)係光學零件之A-B部分擴大平面圖。圖13(b)係光學零件之A-B部分擴大左側面圖。圖13(c)係光學零件之A-B部分擴大正面圖。圖13(d)係光學零件之A-B部分擴大右側圖。圖13(e)係光學零件之A-B部分擴大背面圖。
圖14(a)及(b)係圖12(a)至(f)所示之一種光學零件之A-B部分擴大斜視圖。
圖15(a)至(f)係本發明之第二實施形態之一種光學零件(透鏡陣列)之6面圖。該第二實施形態中，複數之透鏡係配置成渦旋形狀的高低差(從透鏡的頂點往半徑延伸的線)與透鏡的排列方向呈45°傾斜。圖15(a)係光學零件的背面圖。圖15(b)係光學零件的平面圖。圖15(c)係光學零件的正面圖。圖15(d)係光學零件的底面圖。圖15(e)係光學零件的左側面圖。圖15(f)係光學零件的右側面圖。
圖16(a)至(e)係圖15(a)至(f)所示之一種光學零件之A-B部分擴大圖。圖16(a)係光學零件之A-B部分擴大平面圖。圖16(b)係光學零件之A-B部分擴大左側面圖。圖16(c)係光學零件之A-B部分擴大正面圖。圖16(d)係光學零件之A-B部分擴大右側圖。圖16(e)係光學零件之A-B部分擴大背面圖。
圖17(a)及(b)係圖15(a)至(f)所示之一種光學零件之A-B部分擴大斜視圖。
圖18(a)至(f)係本發明之第三實施形態之一種光學零件(透鏡陣列)之6面圖。該第三實施形態中，複數之透鏡係配置成渦旋形狀的高低差(從透鏡的頂點往半徑延伸的線)垂直於透鏡的排列方向。圖18(a)係光學零件的背面圖。圖18(b)係光學零件的平面圖。圖18(c)係光學零件的正面圖。圖18(d)係光學零件的底面圖。圖18(e)係光學零件的左側面圖。圖18(f)係光學零件的右側面圖。
圖19(a)至(e)係圖18(a)至(f)所示之一種光學零件之A-B部分擴大圖。圖19(a)係光學零件之A-B部分擴大平面圖。圖19(b)係光學零件之A-B部分擴大左側面圖。圖19(c) 係光學零件之A-B部分擴大正面圖。圖19(d)係光學零件之A-B部分擴大右側圖。圖19(e)係光學零件之A-B部分擴大背面圖。
圖20(a)及(b)係圖18(a)至(f)所示之一種光學零件之A-B部分擴大斜視圖。
以上根據本發明之實施形態進行說明。該實施形態係作為示例，該些各組成元件或各處理程序之組合可能有各種變形例，且本領域技術人員應理解該些變形例也屬於本發明的範圍。
10‧‧‧光學零件
11‧‧‧基板
11a‧‧‧第一主面
11b‧‧‧第二主面
12‧‧‧透鏡
13‧‧‧渦旋形狀
Ax‧‧‧光軸
d‧‧‧高低差

Claims (6)

  1. 一種光學零件，其係包含：一基板；一透鏡，形成於該基板的第一主面上；及一渦旋形狀，其中，於該透鏡與該基板的該第一主面接觸的連接面的相反面上，形成一圍繞光軸之連續或階梯狀的渦旋形狀；穿透該光學零件的光，其波面向螺旋狀旋轉且轉換成包含環狀之光強度分布的光，其中從該光學元件射出的光在圓周方向上有相位差△Φ；當該渦旋形狀的高低差為d，該渦旋形狀的電荷數為mc，使用波長為λ，組成該渦旋形狀之材料和週邊之介質的折射率之差值為△n時，該相位差△Φ可用△Φ=2π×mc×△n×d/λ表示。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光學零件，其係更包含：一光學元件，配置於和該基板中的該第一主面相反的第二主面上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的光學零件，其中該光學元件是一透鏡、一偏振片、一波片、一相位片、一稜鏡、一衍射光柵、一濾波器、一反射鏡、一半反射鏡、一光發射元件或一光接收元件之至少一。
  4. 如申請專利範圍第1至3項任一項所述的光學零件，其中具有該渦旋形狀之複數的該透鏡，配置成陣列狀於該基板的第一主面上。
  5. 一種如申請專利範圍第1項所述的光學零件的製造方法，其係包含：一將紫外線硬化型樹脂注入到具有該渦旋形狀之該透鏡的反轉形狀形成的模具的工程；一使該模具貼合基板、展開該紫外線硬化型樹脂的工程；一用光照射紫外線硬化型樹脂使其硬化的工程；及一從該膜具脫膜取出該光學零件的工程。
  6. 一種如申請專利範圍第1項所述的光學零件的製造方法，其係包含：一將搭載具有該渦旋形狀之該透鏡的反轉形狀形成的模具的固定端金屬模具和可動端金屬模具合模後，在該固定端金屬模具和該可動端金屬模具之間的空間射出成形材料的工程； 一使該成形材料冷卻硬化的工程；及一將該固定端金屬模具和該可動端金屬模具開模，取出該光學零件的工程。
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