(57)【要約】【課題】ハイブリッドレンズユニット及びハイブリッドレンズアレイを提供する。【解決手段】上部にレンズ装着溝が形成されたビーム通過孔を有するレンズホルダーと；レンズ装着溝に装着される平面部と、ビーム通過孔に挿入される非球面部とを有する屈折レンズと；非球面部に対向するようにレンズホルダーの下面に結合される回折レンズ部と；を備えることを特徴とするハイブリッドレンズユニットである。これにより、屈折レンズで発生する色収差について回折レンズ部を通じて補正し、量産が容易になった構造を有する。【選択図】図３Ａ
2006178472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部にレンズ装着溝が形成されたビーム通過孔を有するレンズホルダーと、
前記レンズ装着溝に装着される平面部と、前記ビーム通過孔に挿入される非球面部とを有する屈折レンズと、
前記非球面部に対向するように前記レンズホルダーの下面に結合される回折レンズ部と、を備えることを特徴とするハイブリッドレンズユニット。
【請求項２】
前記回折レンズ部は、ガラス基板と、前記ガラス基板上に結合され、前記ビーム通過孔に対応するように位置された回折パターン部を有する回折レンズ板と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項３】
前記回折パターン部は、前記ビーム通過孔の外側に向かうように配置されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項４】
前記ガラス基板と回折レンズ板との間に接着層がさらに備えられることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項５】
前記平面部は、外周面にラウンド型のフランジが形成されたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項６】
前記レンズ装着溝には、エポキシガイド溝が備えられることを特徴とする請求項１ないし５のうち何れか１項に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項７】
前記レンズホルダーの上面または下面に前記回折レンズ部の位置整列のための第１マークが形成され、前記回折レンズ部に前記第１マークに対応する第２マークが形成されることを特徴とする請求項１ないし５のうち何れか１項に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項８】
前記回折レンズ部は、ガラス基板上の前記ビーム通過孔に対応する位置に回折パターン部が形成されて構成されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項９】
前記回折パターン部が前記ビーム通過孔の外側に向かうように形成されることを特徴とする請求項８に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項１０】
記録媒体にビームを集束させるための対物レンズとして使われるハイブリッドレンズを備えたハイブリッドレンズユニットにおいて、
上部にレンズ装着溝が形成されたビーム通過孔を有するレンズホルダーと、
前記レンズ装着溝に前記記録媒体に対向するように装着された平面部と、前記ビーム通過孔に挿入される非球面部とを有する屈折レンズと、
前記非球面部に対向するように配置された平面と、前記ビーム通過孔の外側に向かって配置された回折パターン部とを有し、前記レンズホルダーの下面に結合される回折レンズ部と、を備えることを特徴とするハイブリッドレンズユニット。
【請求項１１】
前記レンズ装着溝には、エポキシガイド溝が備えられることを特徴とする請求項１０に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項１２】
ビーム通過溝を有するレンズホルダーと、
前記ビーム通過溝の外側に向かって配置される平面部と、前記ビーム通過溝に挿入される非球面部とを有する屈折レンズと、
前記非球面部に対向するように、前記レンズホルダーの下面に結合される回折レンズ部と、を備えることを特徴とするハイブリッドレンズユニット。
【請求項１３】
前記回折レンズ部は、前記ビーム通過溝に対応する位置に回折パターン部が形成された回折パターン板を備えることを特徴とする請求項１２に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項１４】
前記回折パターン部は、前記レンズホルダーと一体に形成されることを特徴とする請求項１２に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項１５】
前記ビーム通過溝の上部に、前記屈折レンズが載置されるレンズ装着溝が形成されることを特徴とする請求項１２ないし１４のうち何れか１項に記載のハイブリッドレンズユニット。
【請求項１６】
上部にレンズ装着溝が形成されたビーム通過孔を有するレンズホルダーがアレイ構造で配列されたレンズホルダーアレイと、
前記レンズ装着溝に装着される平面部と、前記ビーム通過孔に挿入される非球面部とを有する屈折レンズと、
前記ビーム通過孔に対応するように配列された回折パターン部を有し、前記レンズホルダーアレイに結合される回折レンズアレイと、を備えることを特徴とするハイブリッドレンズアレイ。
【請求項１７】
前記回折レンズアレイは、ガラス基板と、前記回折パターン部がアレイ構造で形成された回折レンズ板と、を備えることを特徴とする請求項１６に記載のハイブリッドレンズアレイ。
【請求項１８】
前記回折レンズアレイは、前記回折パターン部が前記ビーム通過孔の外側に向かうように配置されることを特徴とする請求項１６に記載のハイブリッドレンズアレイ。
【請求項１９】
前記ガラス基板と回折レンズ板との間に接着層がさらに備えられることを特徴とする請求項１７に記載のハイブリッドレンズアレイ。
【請求項２０】
前記平面部は、外周面にラウンド型のフランジが形成されたことを特徴とする請求項１６に記載のハイブリッドレンズアレイ。
【請求項２１】
前記レンズ装着溝には、エポキシガイド溝が備えられることを特徴とする請求項１６ないし２０のうち何れか１項に記載のハイブリッドレンズアレイ。
【請求項２２】
前記レンズホルダーアレイの上面または下面に、前記回折レンズアレイの位置整列のための第１マークが形成され、前記回折レンズアレイに前記第１マークに対応する第２マークが形成されることを特徴とする請求項１６ないし２０のうち何れか１項に記載のハイブリッドレンズアレイ。
【請求項２３】
ビーム通過溝を有するレンズホルダーがアレイ構造で配列されたレンズホルダーアレイと、
前記ビーム通過溝の外側に向かって位置される平面部と、前記ビーム通過溝に挿入される非球面部とを有する屈折レンズと、
前記ビーム通過溝に対応するように配列された回折パターン部を有し、前記レンズホルダーアレイに結合される回折レンズアレイと、を備えることを特徴とするハイブリッドレンズアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドレンズユニット及びハイブリッドレンズアレイに係り、さらに詳細には、色収差が補正され、製造が容易になったハイブリッドレンズユニット及びハイブリッドレンズアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロレンズは、光ディスクに／から情報を記録／再生する光ピックアップにおいて、光ディスクへの集光手段または受光素子との結合のための集光手段、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの固体撮像素子またはファクシミリに使われる１次元イメージセンサーの感度を向上させるために、入射光を光電変換領域に集光させる集光手段または結像手段、プリンタにおいて、認知せねばならない画像を感光体に結像させる結像手段、光情報処理用フィルタなどに使われる。また、光通信システム、光情報処理装置に使われうる。
【０００３】
光情報保存装置の光ピックアップに使われる対物レンズは、光源として使われる半導体レーザから出射されたレーザビームを集光してディスクの記録面に焦点を合わせることによって情報を記録するか、またはディスクで反射されたビームを再び集光して光検出器に向かわせることによって、記録された情報を再生する役割を行う。一般的に、光情報記録媒体の直径は、約１２０ｍｍであり、その保存容量は、６５０ＭＢであるＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）から４.７ＧＢであるＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）まで発展し、２５ＧＢ以上の保存容量を有するブルーレイディスクも開発されている。
【０００４】
レーザ光を対物レンズによって集束した光スポットを利用して情報記録媒体に／から情報を記録及び／または再生する情報記録及び／または再生システムで、情報保存容量は、集光される光スポットのサイズによって決定される。集光スポットのサイズＳは、使用するレーザ光波長λと対物レンズの開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）とによって数式１のように決定される。
Ｓ∝λ／ＮＡ      （１）
【０００５】
したがって、情報記録媒体の高密度化のために、情報記録媒体に入る光スポットのサイズを縮めるために、青色レーザのような短波長の光源と開口数０.６以上の対物レンズとを採用する方向に情報記録及び／または再生システムが研究されている。
【０００６】
７８０ｎｍ波長の光と開口数０.４５または０.５である対物レンズとを利用して、情報の記録及び／または再生がなされるＣＤが出されて以来、記録密度を高めて情報保存容量を増やすための多くの研究がなされてきた。その結果物が６５０ｎｍ波長の光と開口数０.６または０.６５である対物レンズとを利用して、情報の記録及び／または再生がなされるＤＶＤである。
【０００７】
現在は、青色波長、例えば、４０５ｎｍ波長の光を利用して、２０ＧＢ以上の保存容量を有しうる高密度の情報記録媒体についての研究が進められつつある。
【０００８】
青色波長、例えば、４０５ｎｍ波長の光を利用する高密度情報記録媒体は、現在規格化が活発に進められており、一部規格は、ほとんど完了段階にあり、その高密度情報記録媒体のための対物レンズの開口数は、０.６５または０.８５である。
【０００９】
一方、対物レンズの屈折率は、レーザ光の波長によって非常に大きく変化する。これは、レーザダイオードのモードホッピングによる波長の瞬時的変化によって、光ディスク上に合わせられる対物レンズの焦点距離が変わるために現れる現象であって、これを色収差という。従来には、このような色収差を減少させるために、両面凸状の対物レンズが多く使われた。
【００１０】
従来には、このような両面凸状の対物レンズを製造する方法として、機械加工法を利用して単一マイクロレンズで製造するか、または感光剤を使用したフォト工程を利用してマイクロレンズアレイ状に製造する方法がある。
【００１１】
図１は、機械加工法を利用した従来の単一マイクロレンズの製造方法を概略的に示す図面である。図１を参照すれば、単一マイクロレンズを成形するために、上部モールド１１及び下部モールド１３をレンズの表面形態に加工する。前記上部モールド１１及び下部モールド１３の内部に、ボールまたはガブＧ形状のレンズを前記上部モールド１１と下部モールド１３との間に挿入し、高温高圧で圧縮してレンズを成形する。機械加工法では、主にガラスを利用してレンズを成形する。プラスチック材質でレンズを製造しようとする場合、機械加工による精密金型を利用して、射出成形で形成する。このような機械加工法は、非常に精密な面加工が可能であるという長所を有する。しかし、小さなサイズのマイクロレンズの加工には、限界があり、レンズをアレイ状に製作することも容易でない。このような機械加工方式は、高ＮＡを要求する光情報保存機器や一部の光通信用レンズに利用される。
【００１２】
図２Ａないし図２Ｅは、フォト工程を利用した従来のマイクロレンズアレイの製造方法を示す図面である。まず、図２Ａに示したように、基板１５上に感光剤１７を塗布し、図２Ｂに示したように、感光剤１７の上部に所定形態のマスクＭを位置させて紫外線を照射して露光する。露光された感光剤部分を現像し、かつエッチングすれば、図２Ｃに示した形態に感光剤１７ａがパターニングされる。ここに熱を加え、リフローさせれば、図２Ｄに示したように、感光剤１７ａが丸い球面レンズ状の感光レンズ１７ｂに整形され、イオン交換法を通じて感光レンズ１７ｂの屈折率を調節してレンズ１７ｃを形成する。
【００１３】
従来のフォト工程を利用したマイクロレンズアレイの製造方法は、高開口数のための高いサブを具現するのが容易でなく、収差補正のための非球面の曲面加工も難しい。また、５００μｍ以上の直径を有する大口径のレンズ製作が難しいという短所を有する。さらに、従来のような両面凸状のマイクロレンズをアレイ状に製作するためには、製造工程がさらに複雑であり、このように製造されたマイクロレンズの性能も不良であるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、前記問題点を解決するために創案されたものであって、色収差が補正され、容易に製造できるように構造が改善されたハイブリッドレンズユニットを提供することをその目的とする。
【００１５】
また、本発明は、ハイブリッドレンズの組立てが容易であり、自動的に光軸整列がなされ、量産が容易になったハイブリッドレンズアレイを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明によるハイブリッドレンズユニットは、上部にレンズ装着溝が形成されたビーム通過孔を有するレンズホルダーと；前記レンズ装着溝に装着される平面部と、前記ビーム通過孔に挿入される非球面部とを有する屈折レンズと；前記非球面部に対向するように前記レンズホルダーの下面に結合される回折レンズ部と；を備えることを特徴とする。
【００１７】
前記回折レンズ部は、ガラス基板と、前記ガラス基板上に結合され、前記ビーム通過孔に対応するように位置された回折パターン部を有する回折レンズ板と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
前記回折パターン部は、前記ビーム通過孔の外側に向かうように配置されることが望ましい。
【００１９】
前記ガラス基板と回折レンズ板との間に接着層がさらに備えられることを特徴とする。
【００２０】
前記平面部は、外周面にラウンド型のフランジが形成されたことを特徴とする。
【００２１】
前記レンズ装着溝には、エポキシガイド溝が備えられることを特徴とする。
【００２２】
前記レンズホルダーの上面または下面に、前記回折レンズ部の位置整列のための第１マークが形成され、前記回折レンズ部に前記第１マークに対応する第２マークが形成されることを特徴とする。
【００２３】
前記目的を達成するために、本発明によるハイブリッドレンズユニットは、記録媒体にビームを集束させるための対物レンズとして使われるハイブリッドレンズを備えたハイブリッドレンズユニットにおいて、上部にレンズ装着溝が形成されたビーム通過孔を有するレンズホルダーと；前記レンズ装着溝に前記記録媒体に対向するように装着された平面部と、前記ビーム通過孔に挿入される非球面部とを有する屈折レンズと；前記非球面部に対向するように配置された平面及び前記ビーム通過孔の外側に向かって配置された回折パターン部を有し、前記レンズホルダーの下面に結合される回折レンズ部と；を備えることを特徴とする。
【００２４】
前記目的を達成するために、本発明によるハイブリッドレンズユニットは、ビーム通過溝を有するレンズホルダーと；前記ビーム通過溝の外側に向かって配置される平面部と、前記ビーム通過溝に挿入される非球面部とを有する屈折レンズと；前記非球面部に対向するように前記レンズホルダーの下面に結合される回折レンズ部と；を備えることを特徴とする。
【００２５】
前記回折パターン部は、前記レンズホルダーと一体に形成されることを特徴とする。
【００２６】
前記目的を達成するために、本発明によるハイブリッドレンズアレイは、上部にレンズ装着溝が形成されたビーム通過孔を有するレンズホルダーがアレイ構造で配列されたレンズホルダーアレイと；前記レンズ装着溝に装着される平面部と、前記ビーム通過孔に挿入される非球面部とを有する屈折レンズと；前記ビーム通過孔に対応するように配列された回折パターン部を有し、前記レンズホルダーアレイに結合される回折レンズアレイと；を備えることを特徴とする。
【００２７】
前記回折レンズアレイは、ガラス基板と、前記回折パターン部がアレイ構造で形成された回折レンズ板と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
前記回折レンズアレイは、前記回折パターン部が前記ビーム通過孔の外側に向かうように配置されることを特徴とする。
【００２９】
前記目的を達成するために、本発明によるハイブリッドレンズアレイは、ビーム通過溝を有するレンズホルダーがアレイ構造で配列されたレンズホルダーアレイと；前記ビーム通過溝の外側に向かって位置される平面部と、前記ビーム通過溝に挿入される非球面部とを有する屈折レンズと；前記ビーム通過溝に対応するように配列された回折パターン部を有し、前記レンズホルダーアレイに結合される回折レンズアレイと；を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、屈折レンズ部及び回折レンズ部を備えるハイブリッドレンズユニットを提供して製造工程を単純化し、屈折レンズで発生する色収差を回折レンズ部を通じて補正する。
【００３１】
また、本発明では、ハイブリッドレンズをアレイ構造で配列して製造することによって、量産が可能であり、小さなサイズの屈折レンズを容易に組立て及び製作可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付された図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【００３３】
本発明によるハイブリッドレンズユニットは、図３Ａを参照すれば、一面が平面部２１であり、他の一面が非球面部２３である屈折レンズ２０と、前記非球面部２３に対向するように配置される回折レンズ部３０と、前記屈折レンズ２０と回折レンズ部３０とが結合されるレンズホルダー３５と、を備える。
【００３４】
前記回折レンズ部３０は、ガラス基板３２上に回折レンズ板３４が結合されて形成される。前記ガラス基板３２と回折レンズ板３４との間には、接着層３３が備えられて、前記接着層３３によってガラス基板３２上に、回折パターン３４ａが形成された回折レンズ板３４が付着されうる。しかし、前記接着層３３なしにガラス基板３２上に回折レンズ板３４が直接結合されてもよい。
【００３５】
前記回折レンズ部３０は、前記非球面部２３によって発生する色収差を補正するためのものであって、図４は、回折レンズ部３０によって色収差が補正される原理を説明するために示した図面である。図４に示したように、非球面部２３を通じて出射されるビームは、波長によって集光される位置が変わって色収差が発生する。すなわち、短波長であるほど焦点位置が短くなるが、逆に、前記回折レンズ部３０は、短波長であるほど焦点位置が長くなって、相互間に焦点位置を補償することによって色収差を補正する。
【００３６】
本発明では、前記屈折レンズ２０を、一面は平面部２１で構成し、他面は非球面部２３で構成することによって、レンズ製造工程を単純化する。両面が球面または非球面であるレンズを製造するためには、前述したように、製造工程が複雑であり、生産性が低いが、一方、一面のみが非球面であるレンズは、製作が容易であるという利点がある。
【００３７】
一方、前記屈折レンズ２０と独立に回折レンズ部３０を製作し、回折レンズ部３０を通じて全体の色収差を補正する。前記回折レンズ部３０は、後述する紫外線硬化法またはナノインプリンティング法または射出成形によって製作され、そのような方法によってウェーハレベルの製作及び量産が可能である。
【００３８】
前記屈折レンズ２０及び回折レンズ部３０は、レンズホルダー３５に結合される。前記レンズホルダー３５は、中心部に上下方向に貫通されたビーム通過孔３６が形成され、ビーム通過孔３６の上部にレンズ装着溝３７が形成される。前記レンズ装着溝３７の底面にエポキシガイド溝３８が形成されて前記屈折レンズ２０をレンズ装着溝３７に搭載した後、エポキシｅを注入して前記屈折レンズ２０を固定させるとき、エポキシｅが前記ビーム通過孔３６や屈折レンズ２０の非球面部２３側に流れないように誘導する。
【００３９】
また、前記レンズホルダー３５の上面または下面に、前記回折レンズ部３０を位置整列するのに基準となる第１マーク３９ａが形成され、前記回折レンズ部３０に前記第１マーク３９ａと対応する第２マーク３９ｂが形成される。前記第１マーク３９ａと第２マーク３９ｂとが一体に対応するように、レンズホルダー３５及び回折レンズ部３０を配列して光軸整列を容易にしうる。
【００４０】
図３Ｂは、回折レンズ部３０がガラス基板上に回折パターン３０ａが形成されている構造である例を示す図面である。前記回折パターン３０ａは、例えば、ナノインプリンティング工程によってガラス基板に直接形成される。
【００４１】
図３Ｃに示したレンズホルダー７０は、その中心部にビーム通過溝７２が形成され、前記ビーム通過溝７２の上部にレンズ装着溝３７が形成される。前記レンズホルダー７０の下面に、回折パターン３４ａが形成された回折レンズ板３４が接着層３３によって結合されている。
【００４２】
図３Ｄは、レンズホルダーと回折レンズ部とが一体型に形成された構造を示す図面である。図３Ｄに示したレンズホルダー７５は、ビーム通過溝７７が形成され、前記ビーム通過溝７７の上部にレンズ装着溝３７が形成される。そして、前記レンズホルダー７５の下面に回折パターン７８が一体に形成されている。図３Ｃまたは図３Ｄに示したビーム通過溝７２，７７を有するレンズホルダー７０，７５は、射出金型を利用して製作されうる。前記レンズホルダー７０，７５は、透光性物質で形成されて前記ビーム通過溝７２，７７を通じて光が透過されうる。一方、図３Ｅに示したように、レンズホルダー７５にレンズ装着溝に沿って形成せず、前記屈折レンズ２０を前記レンズホルダー７５の上面にそのまま結合させてもよい。
【００４３】
図５は、本発明によるハイブリッドレンズがアレイ構造で配列及び形成されることを示す図面である。前記屈折レンズ２０をアレイ状に拡張するために、レンズホルダーアレイ４０と、回折パターン１３４ａがアレイ状に形成された回折レンズアレイ５０とを製作し、前記屈折レンズ２０を機械加工によって製作した後、前記レンズホルダーアレイ４０に組立て固定させる。
【００４４】
本発明によるハイブリッドレンズアレイは、複数のビーム通過孔１３６が形成され、前記ビーム通過孔１３６の上部にレンズ装着溝１３７が形成される。そして、前記レンズ装着溝１３７に、平面部２３と、前記ビーム通過孔１３６に挿入される非球面部２１とを有する屈折レンズ２０が配置される。前記回折レンズアレイ５０は、ガラス基板１３２と、複数の回折パターン１３４ａが形成された回折レンズ板１３４とを備え、回折レンズアレイ５０が前記レンズホルダーアレイ４０に結合される。このとき、前記回折パターン１３４ａが前記ビーム通過孔１３６に対応して位置するように、回折パターン板１３４が結合される。前記回折パターン板１３４とガラス基板１３２との間には、接着層（図示せず）がさらに備えられうる。
【００４５】
前記レンズホルダーアレイ４０は、フォト工程または射出成形によって製作されうる。フォト工程や射出成形による製作方法は、既に公知の技術であるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
図６Ａないし図６Ｅは、紫外線硬化工程によってレンズホルダーアレイ４０に回折レンズアレイ５０を形成し、前記レンズホルダーアレイ４０に屈折レンズ２０を配列する方法を示す図面である。
【００４７】
前記レンズホルダーアレイ４０は、基板４１に複数のビーム通過孔１３６が形成され、前記ビーム通過孔１３６の上部にレンズ装着溝１３７が形成される。前記レンズホルダーアレイ４０の上面または下面に、回折レンズアレイ５０の整列のための第１マーク１３９ａが形成されている。前記レンズホルダーアレイ４０の下面にガラス基板４５が付着される。前記ガラス基板４５には、前記第１マーク１３９ａに対応する第２マーク１３９ｂが形成されており、ガラス基板４５を前記レンズホルダーアレイ４０に付着するときに位置整列に助けになる。
【００４８】
次いで、図６Ｂに示したように、前記ガラス基板４５に溶融状態の紫外線硬化物質４７をスピンコーティングを利用して塗布し、その上部に回折パターン４８が形成されたポリマーモールド４９を位置させる。前記紫外線硬化物質４７は、屈折率が１.５以上であり、内部透光率が９５％以上の物質であることが望ましい。また、接着性に優れ、ポリマーモールド４９との着脱が容易であり、温度変化による屈折率の変化が敏感でないことが望ましい。特に、紫外線硬化物質４７は、２００ｎｍないし３００ｎｍの波長帯域の紫外線を照射したとき、硬化が起こりうる物質でなければならない。前記回折パターン４８が前記ビーム通過孔３６に対応するように、ポリマーモールド４９を紫外線硬化物質４７の上部に配置させる。回折パターン４８は、フレネルレンズ状を有するように形成して、集光だけでなく色収差除去機能まで行える。
【００４９】
前記ポリマーモールド４９を、図６Ｃに示したように、紫外線硬化物質４７に加圧して、紫外線硬化物質４７を回折パターン４８と同じ形態に成形する。ポリマーモールド４９及び紫外線硬化物質４７は、何れも透光率の高い透過性物質で形成することが望ましい。そして、ポリマーモールド４９の上部に紫外線を照射して紫外線硬化物質４７を硬化させる。図６Ｄは、上部のポリマーモールド４９を除去した状態で所望の回折パターン部１３４が形成された構造を示している。
【００５０】
図６Ｅは、回折レンズアレイ５０がレンズホルダーアレイ４０と結合された構造に屈折レンズ２０を整列結合させたところを示す図面である。このとき、前記屈折レンズ２０をレンズ装着溝１３７に挿入し、エポキシｅを前記レンズ装着溝１３７に注入する。前記エポキシｅは、レンズ装着溝１３７を経由してガイド溝１３８に流れる。前記屈折レンズ２０の平面部２１のフランジ２１ａがラウンド型になっており、エポキシｅが硬化される前に前記屈折レンズ２０が自動的に位置整列される。言い換えれば、エポキシｅが流動的であるとき、その粘性によって前記屈折レンズ２０が自動的に中心を取って整列される効果がある。このように、自動整列された状態でエポキシが硬化されることによって、屈折レンズ２０が固定される。したがって、本発明では、屈折レンズ２０のセンタリングのための別途の工程が不要であるという利点がある。さらに、屈折レンズが超小型のマイクロレンズである場合には、センタリング工程によって屈折レンズを整列することが不可能であるが、本発明のように、エポキシを利用して自動整列する方法は、マイクロレンズにも有利に適用できる。
【００５１】
一方、紫外線硬化工程によって回折レンズ部を製造する方法以外に、ナノインプリンティング工程によって回折レンズ部を製造できる。ナノインプリンティング技術は、ナノパターンを容易に形成でき、量産が可能で工程歩留まりが高いという長所がある。これを、図７Ａないし図７Ｅを参照して説明すれば、次の通りである。
【００５２】
図７Ａを参照すれば、回折レンズパターン６１が形成された鋳型６２を準備し、図７Ｂに示したように、前記鋳型６２を基板６４に対応して位置させる。前記基板６４上には、ポリマー６５を塗布する。基板６４は、シリコン基板、石英基板またはアルミナ基板が使われうる。基板６４上に形成されたポリマー６５は、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）などの熱可塑性樹脂が一般的に使われうる。ここで、鋳型６２を透光率の高い物質で形成させ、ポリマーとしては、溶融状態の紫外線硬化物質を使用する。そして、鋳型６２と基板６４上のポリマー６５との容易な分離のために、分離層６３を回折レンズパターン６１上に形成させる前処理を行うことが望ましい。
【００５３】
次いで、図７Ｃに示したように、鋳型６２を基板６４に対して圧力を印加して圧着させる。このとき、鋳型６２に形成された回折レンズパターン６１がそのままポリマー６５にインプリンティングされる。鋳型６２及びポリマー６５は、何れも透光率の高い透光性物質で形成し、圧着する過程で鋳型６２の上部で紫外線を照射してポリマー６５を硬化させる。
【００５４】
そして、図７Ｄに示したように、鋳型６２と基板６４とを分離すれば、ポリマー６５上に形成された回折レンズパターン６６が得られる。次いで、図７Ｅに示したように、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｈｃｉｎｇ：ＲＩＥ）によって回折レンズパターンを前記基板６４に転写させる。回折レンズパターンが複数形成された鋳型６２を利用すれば、このような方式で回折レンズアレイが容易に得られる。すなわち、このような工程によって、基板６４上に直接回折パターンアレイ６４ａを転写させうる。
【００５５】
図８は、前記レンズホルダーアレイ４０に前記基板６４が結合された状態を示す図面である。
【００５６】
図９は、レンズホルダーアレイ８０に複数のビーム通過溝８３がアレイ状に形成され、前記レンズホルダーアレイ８０の下面に回折レンズ板４７が接着層４６によって結合されている。
【００５７】
図１０は、レンズホルダーアレイ９０に複数のビーム通過溝９３がアレイ状に形成され、前記レンズホルダーアレイ９０の下面の前記ビーム通過溝９３に対応する位置に回折パターン部９５が形成されている。図１０に示したレンズホルダーアレイ９０は、回折パターンアレイが一体に形成されていて、レンズ部品の組立て過程が不要であるので、製造工程が簡単であるという利点がある。前記レンズホルダーアレイ９０のレンズ装着溝に屈折レンズ２０が結合される。
【００５８】
本発明によって製造されたハイブリッドレンズは、平面部と非球面部とを有する屈折レンズと、フレネルレンズ型の回折レンズとからなり、対物レンズとして機能できる。光源から出射された光が対物レンズに入射すれば、回折レンズ部で１次屈折された後、屈折レンズによって集光されて回折限界に近い微細光スポットを形成する。したがって、屈折レンズでは、集光のための屈折力の負担が減少し、レンズ製作時に高開口数を実現するための負担が減少する。屈折レンズ及び回折レンズ部にパワーを分散させることによって、機械加工による屈折レンズの製作が容易になる。したがって、従来のレンズとは違って、低屈折率物質と高屈折率物質とを同時に使用できるので、高い屈折力を有しつつ、類似したサイズの開口数を有するレンズを軽量の小型レンズとして具現できる。
【００５９】
本発明は、図面に示された実施形態を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、例えば、集光手段、結像手段、光情報処理用フィルタ、光通信システム、及び光情報処理装置などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来の両面凸状のマイクロレンズを製造する方法を説明するための図面である。
【図２Ａ】従来のマイクロレンズアレイの製造方法を示す工程図である。
【図２Ｂ】従来のマイクロレンズアレイの製造方法を示す工程図である。
【図２Ｃ】従来のマイクロレンズアレイの製造方法を示す工程図である。
【図２Ｄ】従来のマイクロレンズアレイの製造方法を示す工程図である。
【図２Ｅ】従来のマイクロレンズアレイの製造方法を示す工程図である。
【図３Ａ】本発明の望ましい一実施形態によるハイブリッドレンズユニットを示す図面である。
【図３Ｂ】本発明の望ましい実施形態によるハイブリッドレンズユニットの変形例を示す図面である。
【図３Ｃ】本発明の望ましい実施形態によるハイブリッドレンズユニットの変形例を示す図面である。
【図３Ｄ】本発明の望ましい実施形態によるハイブリッドレンズユニットの変形例を示す図面である。
【図３Ｅ】本発明の望ましい実施形態によるハイブリッドレンズユニットの変形例を示す図面である。
【図４】本発明による望ましい実施形態によるハイブリッドマイクロレンズによって色収差が補正される原理を説明するための図面である。
【図５】本発明によるハイブリッドレンズアレイを示す図面である。
【図６Ａ】本発明によるハイブリッドマイクロレンズアレイを紫外線硬化方法によって製造する工程を示す図面である。
【図６Ｂ】本発明によるハイブリッドマイクロレンズアレイを紫外線硬化方法によって製造する工程を示す図面である。
【図６Ｃ】本発明によるハイブリッドマイクロレンズアレイを紫外線硬化方法によって製造する工程を示す図面である。
【図６Ｄ】本発明によるハイブリッドマイクロレンズアレイを紫外線硬化方法によって製造する工程を示す図面である。
【図６Ｅ】本発明によるハイブリッドマイクロレンズアレイを紫外線硬化方法によって製造する工程を示す図面である。
【図７Ａ】本発明によるハイブリッドマイクロレンズアレイをナノインプリンティング法によって製造する工程を示す図面である。
【図７Ｂ】本発明によるハイブリッドマイクロレンズアレイをナノインプリンティング法によって製造する工程を示す図面である。
【図７Ｃ】本発明によるハイブリッドマイクロレンズアレイをナノインプリンティング法によって製造する工程を示す図面である。
【図７Ｄ】本発明によるハイブリッドマイクロレンズアレイをナノインプリンティング法によって製造する工程を示す図面である。
【図７Ｅ】本発明によるハイブリッドマイクロレンズアレイをナノインプリンティング法によって製造する工程を示す図面である。
【図８】本発明の望ましい実施形態によるハイブリッドマイクロレンズアレイの変形例を示す図面である。
【図９】本発明の望ましい実施形態によるハイブリッドマイクロレンズアレイの変形例を示す図面である。
【図１０】本発明の望ましい実施形態によるハイブリッドマイクロレンズアレイの変形例を示す図面である。
【符号の説明】
【００６２】
２０    屈折レンズ
２１    平面部
２１ａ    フランジ
２３    非球面部
３０    回折レンズ部
３２    ガラス基板
３３    接着層
３４    回折レンズ板
３４ａ    回折パターン
３５    レンズホルダー
３６    ビーム通過孔
３７    レンズ装着溝
３８    エポキシガイド溝
３９ａ    第１マーク
３９ｂ    第２マーク
ｅ    エポキシ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2006178472.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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