(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの光学的に機能する境界面上に、少なくとも１つの方向に相互にずれて設けられた複数のレンズ手段を含む光学ビーム形成装置（１）を作製する方法に関する。前記光学ビーム形成装置（１）は、少なくとも２つの光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）から構成され、該少なくとも２つの光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）のそれぞれは、第１の光学的に機能する境界面上に、第１のシリンドリカルレンズ手段（２０）と、第１の境界面に実質的に対向している第２の境界面に、第２のシリンドリカルレンズ手段（２１）とを少なくとも有する。第２のシリンドリカルレンズ手段の円筒軸線は、第１の境界面上に設けられたシリンドリカルレンズ手段（２０）の円筒軸線に実質的に垂直に延びる。
2007500862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光学的に機能する境界面上に、少なくとも１つの方向に相互にずれて設けられた複数のレンズ手段を含む光学ビーム形成装置（１）を作製する方法において、光学ビーム形成装置（１）は、少なくとも２つの光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）から構成され、該少なくとも２つの光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）のそれぞれは、第１の光学的に機能する境界面上に、第１のシリンドリカルレンズ手段（２０）と、第１の境界面に実質的に対向している第２の境界面に、第２のシリンドリカルレンズ手段（２１）とを少なくとも有し、第２のシリンドリカルレンズ手段は、円筒軸線が第１の境界面上に設けられたシリンドリカルレンズ手段（２０）の円筒軸線に実質的に垂直であるように構成されることを特徴とする、光学ビーム形成装置（１）を作製するための方法。
【請求項２】
少なくとも２つの光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）は、光学ビーム形成装置（１）の第１の光学的に機能する境界面上に第１のシリンドリカルレンズ手段（２０）の円筒軸線が、少なくとも部分的に相互に平行に方向付けられるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも２つの光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）は、光学ビーム形成装置（１）の第２の光学的に機能する境界面上の第２のシリンドリカルレンズ手段（２１）の円筒軸線が少なくとも部分的に相互に平行に方向付けられるように構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも２つの光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）は、第１の側の複数の第１のシリンドリカルレンズ手段（２０）と、第１の側に対向する第２の側の第２のシリンドリカルレンズ手段（２１）とを有する少なくとも１つのシリンドリカルレンズアレイ（２）から切り取られることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
シリンドリカルレンズアレイ（２）は、面で切断され、該面は第１のシリンドリカルレンズ手段（２０）の円筒軸線に実質的に平行に方向付けられることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
シリンドリカルレンズアレイ（２）は、面で切断され、該面は隣接する第１シリンドリカルレンズ手段（２０）の突合わせエッジを通って延び、第２のシリンドリカルレンズ手段（２１）の円筒軸線と垂直に交差することを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）の長手側面は、少なくとも断片ごとに輪郭付けされ、断片が長手側面から切り取られることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
長手側面は、少なくとも断片ごとに、少なくとも２つの光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）の組み合わせが、第２シリンドリカルレンズ手段（２１）が少なくとも１つの方向に相互にずらされて配置される方法で行われるように輪郭付けされることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）の長手側面から、同じ大きさの断片が切り取られることを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）の長手側面から、断片が切り取られ、その断面は、実質的に三角形状の輪郭を示すことを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）は、光学ビーム形成装置の第２の境界面上に、第２シリンドリカルレンズ手段（２１）の実質的に六方最密配置が形成されるように組み合わせられることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）は、超音波によって、シリンドリカルレンズアレイ（２）から切り取られて、輪郭付けされることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）は、レーザビームによって、シリンドリカルレンズアレイ（２）から切り取られて、輪郭付けされることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）は、電子ビームによって、シリンドリカルレンズアレイ（２）から切り取られて、輪郭付けされることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）は、少なくとも断片ごとに相互に接着されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
光学的に機能する構成要素（３０，３１，３２，３３）は、少なくとも断片ごとに相互に半田付けされることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの光学的に機能する境界面上に、少なくとも１つの方向に相互にずらして配置される複数のレンズ手段が設けられる光学ビーム形成装置（１）において、光学ビーム形成装置（１）は請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法によって作製されることを特徴とする、光学ビーム形成装置（１）。
【請求項１８】
光学ビーム形成装置（１）はシリンドリカルレンズ手段（２０，２１）を含み、前記シリンドリカルレンズ手段（２０，２１）は凹状および／または凸状に形成され、球面および／または非球面の側面を有することを特徴とする、請求項１７に記載の光学ビーム形成装置（１）。
【請求項１９】
光学ビーム形成装置（１）の少なくとも１つの光学的に機能する境界面上のレンズ手段は、実質的に六方最密配置されることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の光学ビーム形成装置（１）。
【請求項２０】
光学ビーム形成装置(１)の外側の輪郭形状は、実質的に円形、長方形、正方形または六角形であることを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の光学ビーム形成装置（１）。
【請求項２１】
光学ビーム形成装置（１）は、ガラス、特に石英ガラス、または合成樹脂から成ることを特徴とする、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の光学ビーム形成装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、光学ビーム形成装置であって、少なくとも１つの光学的に機能する境界面上に、少なくとも１つの方向において相互にずれて配置される複数のレンズ手段を含む光学ビーム形成装置を作製するための方法に関する。さらにまた、本発明は、請求項１７の上位概念に従った光学ビーム形成装置に関する。
【０００２】
光学ビーム形成装置としては、たとえば、規定された形状およびビーム束の断面に亘って規定された強度分布を有するように、ビーム特性を適切に改良するように構成される光学機能素子アレイがある。この場合、前述の目的を達成するために、光学的に機能する素子を可能な限り稠密なパッケージとして配列することが好ましいことが多い。たとえば、レンズの比較的高い配置密度（パッケージ密度）を得るために、球面レンズを相互に六角形に配列したものが知られている。
【０００３】
国際公開第９８／１０３１４号パンフレットから、凸球面基面に回転対称に切子面（ファセット）状に各レンズを形成することが知られ、かかるレンズは、球面状、非球面状、または円筒形状であってよく、凸面状または凹面状に形成すればよく、さらにまた、異なった焦点距離および／または口径を有してよい。このような構成のものの作製は、比較的複雑で、費用を要する。
【０００４】
以下において本発明について述べる。
本発明の課題は、上述のような光学ビーム形成装置を作製するための方法およびコスト的により有利に作製可能な、光学ビーム形成装置を提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴を有する導入部において述べた方法によって解決される。
本発明に従えば、光学ビーム形成装置は少なくとも２つの光学的に機能する構成要素から組み合わされ、該少なくとも２つの光学的に機能する構成要素のそれぞれは、第１の光学的に機能する境界面上に、第１のシリンドリカルレンズ手段と、第１の境界面に実質的に対向している第２の境界面に、第２のシリンドリカルレンズ手段とを少なくとも有し、第２のシリンドリカルレンズ手段は、円筒軸線が第１の境界面上に設けられたシリンドリカルレンズ手段の円筒軸線に実質的に垂直であるように方向付けられる。これら少なくとも２つの光学的に機能する構成要素は、光学ビーム形成装置の光学的に機能する境界面上に、シリンドリカルレンズ手段が１方向において相互にずれるように配置されるよう組み合わされる。光学ビーム形成装置の境界面上には、シリンドリカルレンズ手段がいわば切子面状に配置される。シリンドリカルレンズ手段とは、ここでは円筒形状を有するレンズ手段、および、円筒に類似する形状を有するレンズ手段を意味する。
【０００６】
好ましい実施の形態において、少なくとも２つの光学的に機能する構成要素は、光学ビーム形成装置の第１の光学的に機能する境界面上の第１のシリンドリカルレンズ手段の各円筒軸線が、少なくとも部分的に相互に平行となるように方向づけられるように組み合わされる。さらにまた、これら少なくとも２つの光学的に機能する構成要素は、光学ビーム形成装置の第２の光学的に機能する境界面上の第２のシリンドリカルレンズ手段の円筒軸線が少なくとも部分的に相互に平行になるように方向付けられるように組み合わされる。この方法によれば、光学ビーム形成装置によりよい光学特性が得られる。
【０００７】
特に好ましい実施の形態において、少なくとも２つの光学的に機能する構成要素は、第１の側の複数の第１のシリンドリカルレンズ手段と、第２の側であって、第１の側と対向する第２の側の複数のシリンドリカルレンズ手段とを有するシリンドリカルレンズアレイから切断して作られる。この実施の形態において、少なくとも２つの光学的に機能する構成要素は、特別簡易な方法でシリンドリカルレンズアレイから作製することが可能である。
【０００８】
好ましい実施の形態において、シリンドリカルレンズアレイは、第１のシリンドリカルレンズ手段の長手軸に対して実質的に平行に方向付けられた面で切断されるように構成される。対称性の理由から、特に好ましい実施の形態においては、シリンドリカルレンズアレイは、相互に隣接する第１のシリンドリカルレンズ手段の突合わせエッジを通って延びる面であって、かつ第２のシリンドリカルレンズ手段の円筒軸線が垂直に交差する面によって切断される。
【０００９】
特に好ましい実施の形態において、光学的に機能する構成要素の長手側面は、各断片を長手側面から切り取ることによって、少なくとも各断片ごとに輪郭付けされるように構成される。この方法において少なくとも２つの光学的に機能する構成要素の組み合わせが簡素化される。
【００１０】
特に好ましい実施の形態においては、長手側面が少なくとも断片ごとに、少なくとも２つの光学的に機能する構成要素の組み合わせが、シリンドリカルレンズ手段が少なくとも１つの方向において相互にずれて配置されるようにして行われるように、輪郭付けされる。
【００１１】
対称性の理由から、また光学的に機能する構成要素の組み合わせを容易にするために、光学的に機能する構成要素の長手側面から、ほぼ同じ大きさの断片に切り取られることが好ましい。
【００１２】
特に好ましい実施の形態においては、光学的に機能する構成要素の長手側面から各断片が切り取られ、それらの断面は実質的に三角形状の輪郭を示す。この場合には、光学的に機能する構成要素の長手側面は、一種のジグザグ状の輪郭を有する。
【００１３】
好ましくは、光学的に機能する構成要素の相互に対向する両長手側面からは、後続の組み合わせに際しての費用を低減するために、相互に対向する同じ断片が切り取られる。
【００１４】
光学的に機能する構成要素は、光学ビーム形成装置の境界面上に、第２のシリンドリカルレンズ手段が実質的に六方最密配置が形成されるように組み合わせられる。
【００１５】
シリンドリカルレンズアレイは、超音波、電子ビーム、またはレーザ光によって簡単な方法で切断して、輪郭付け（profile）をすることが可能である。これらの製造工程は、最適の切断結果および形状づけとするために、特に、計算機を利用して行うことができる。
【００１６】
組み合わせた後の、光学的に機能する各構成要素の配列を持続的に安定なものとするためには、光学的に機能する構成要素は、少なくとも各断片ごとに互いに接着されることが好ましい。代わりに、それらを互いに半田付けしてもよい。
【００１７】
さらにまた、本発明の根底にある課題は、請求項１〜１６のいずれか１項に従った方法によって製造される前提部で述べる形式の光学ビーム形成装置によって解決される。
【００１８】
この光学ビーム形成装置は、好ましくは、凸状および／または凹状に形成され、球面および／または非球面の側面を有するシリンドリカルレンズ手段を含む。
【００１９】
この場合、レンズ手段は、光学ビーム形成装置の少なくとも１つの光学的に機能する境界面上に、実質的に六角最密配置とすることが可能である。
【００２０】
光学ビーム形成装置の輪郭形状は、種々の利用目的に適応させることが可能であり、たとえば、実質的に円形、長方形、正方形または六角形とすることが可能である。光学ビーム形成装置は、好ましくは、ガラス、特に、石英ガラス、または合成樹脂からなる。
【００２１】
本発明のさらなる特徴と利点は、添付の図を参照した、好ましい実施の形態についての以下の説明にもとづき明らかになるであろう。
【００２２】
まず、図１について述べる。図１においては、直交するシリンドリカルレンズアレイ２の断面が斜めから見て図示され、該シリンドリカルレンズアレイ２から、光学ビーム形成装置１が本発明に従った方法によって作製される。
【００２３】
シリンドリカルレンズアレイ２は、前面、すなわち観察者に向いた面に複数の第１のシリンドリカルレンズ手段２０を含み、それらの長手軸線は実質的に相互に平行に方向付けられている。第１のシリンドリカルレンズ手段２０はそれぞれ、湾曲した側面を有し、それらの端部エッジは、隣接する第１のシリンドリカルレンズ手段２０と突合わせエッジを形成する。
【００２４】
背面側では、シリンドリカルレンズアレイ２は、複数の第２のシリンドリカルレンズ手段２１を含み、それらの長手軸線も同じく、実質的に相互に平行に方向づけられている。第２のシリンドリカルレンズ手段２１は、同じく湾曲した側面を有し、それらの端部エッジも隣接する第２のシリンドリカルレンズ手段２１と突合わせエッジを形成する。
【００２５】
前面側の第１のシリンドリカルレンズ２０の長手軸線（円筒軸線）は、シリンドリカルレンズアレイ２の背面側の第２のシリンドリカルレンズ手段２１の長手軸線に対して実質的に垂直となるように方向づけられている。
【００２６】
かかるシリンドリカルレンズアレイ２は、図１に示すように、本発明に従った方法を用いた光学ビーム形成装置作製のための出発材料である。ここに示す実施の形態においては、直交するシリンドリカルレンズアレイ２の第１および第２のシリンドリカルレンズ手段２０，２１は全体として実施されている。もちろん、第１および／または第２のシリンドリカルレンズ手段２０，２１は少なくとも部分的に凹状であってもよい。通常、かかるシリンドリカルレンズアレイ２は、ガラス、特に石英ガラスから作られる。シリンドリカルレンズアレイを合成樹脂から作ることも可能である。
【００２７】
本発明に従えば、残りの図を参照してより詳細に後述される複数の光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３を、この方法で得るために、シリンドリカルレンズアレイ２はまず切断される。シリンドリカルレンズアレイ２は面に沿って切断されるが、その切断面は、前面側においては第１のシリンドリカルレンズ手段２０の長手軸線に実質的に平行に、かつシリンドリカルレンズアレイ２の背面側では第２のレンズ手段２１の長手軸線に実質的に垂直に方向付けられる。
【００２８】
この場合、各切断面は対称性の理由から、好ましくは、シリンドリカルレンズアレイ２の前面側においては第１のシリンドリカルレンズ手段２０の２つの隣接する側面の突合わせエッジを通過して延びる。シリンドリカルレンズアレイ２の切断は、好ましくは、超音波、電子ビーム、または、レーザ、特に紫外線レーザによって行われる。
【００２９】
この方法では、光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３を有し、これらは、第１の側では各シリンドリカルレンズ手段２０を、およびこの第１の側に対向する側である第２の側では、複数の第２のシリンドリカルレンズ手段２１を含む。
【００３０】
本発明に従えば、これらの光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３の少なくとも２つは、次の工程において光学ビーム形成装置１に組み込まれ、この場合、第２のシリンドリカルレンズ手段２１は、光学ビーム形成装置１の境界面に相互に切子面状にずれて配置される。
【００３１】
光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３の組み込みを簡便にするために、および光学ビーム形成装置１の境界面上における第２のシリンドリカルレンズ手段２１の前述のような切子面状配置を達成するために、光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３の両長手側面をそれぞれジグザグ構造に構成する。この場合、各光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３の側部エッジから、長手方向に続く断片を切断する。各断片は同じ大きさであることが好ましく、実質的に三角形の輪郭形状の断面を有する。さらにまた、各断片の切断は、好ましくは、超音波、レーザ特に紫外線レーザ、または、電子ビームを用いて行うことができる。
【００３２】
図２において、たとえば、光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３が示されているが、これらはシリンドリカルレンズアレイ２から切り取られ、この方法でジグザグ構造を得るために、それらの側部エッジから、ほぼ三角形の輪郭形状を有する一様な断片を切り取る。上述のように、このジグザグ構造は、同じように、両側部エッジの領域にあり、相互に対向して設けられる。このように作製される光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３のこのような特徴によって、複数のこのような構成要素の組み合わせが容易になる。
【００３３】
光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３の輪郭を上述のように構成した後、それらを図３および図４に従った光学ビーム形成装置１に組み合わせることができる。
【００３４】
４つの光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３から組み合わせられた光学ビーム形成装置１を斜め方向に見た図を、図３および図４に示す。見る方向は、それぞれ１８０度回転されている。
【００３５】
図３から明らかなように、４つの光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３の第１のシリンドリカルレンズ手段２０の長手軸線は、組み合わせた後も実質的に相互に平行に延びる。さらにまた、光学ビーム形成装置１の本図に示される第２の境界面上の第１のシリンドリカルレンズ手段２０には湾曲があることがわかる。断片が切り取られた領域においては、隣接する光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３の側部エッジの領域がどちらも突出し、これは上述のような輪郭とはならない。したがって、両側部エッジをジグザグ構造にすることは、光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３の組み合わせを容易にすることがあきらである。
【００３６】
光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３は、安定した、持続する結合を形成するために、少なくとも断片ごとに接着する、または半田づけすることが可能である。
【００３７】
図４は、本発明に従った方法によって作製された光学ビーム形成装置１の第２の側から見た図である。この図は、図３から１８０度回転されている。この図は、光学ビーム形成装置１の第２の境界面上の第２のシリンドリカルレンズ手段２１の切子面状の相互にずれた配置を示している。これは、第１の光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３の２つの軸方向に相互に対向する第２のシリンドリカルレンズ手段２１の領域においては概ね、隣接する光学的に機能する構成要素３０，３１，３２，３３の第２のシリンドリカルレンズ手段２１の側面が、それらの頂点をまっすぐに通過することを意味する。
【００３８】
総じて、本発明に従った方法によって作製された光学ビーム形成装置１は、高密度の配置率を示す。光学ビーム形成装置１の第２の境界面上の第２のレンズ手段２１は相対的に密であり、実質的に六方細密配置される。
【００３９】
光学ビーム形成装置１の外側の輪郭形状は任意とすることができることが、ここにおいてもまた明らかとなる。たとえば、本発明に従った方法によって、長方形、正方形、六角形、または実質的に円形の輪郭形状を作製可能である。
【００４０】
細密配置されたレンズ配列体を作製するための技術の水準から知られる方法に比較して、本発明に従った方法は、出発材料として利用されるシリンドリカルレンズアレイ２は大量生産可能であるので、コストの面において比較的有利である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に従って光学ビーム形成装置が製造される直交したシリンドリカルレンズアレイの斜め方向からみた断面図である。
【図２】光学的に機能する構成要素の斜視図である。
【図３】光学ビーム形成装置の斜視図である。
【図４】１８０度回転された光学ビーム形成装置の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2007500862.tif 000009
2007500862.tif 000010
2007500862.tif 000011
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