(57)【要約】【課題】本発明は、概して、光学系に関し、特に、少なくとも１つの第１の光学要素と１つの第２の光学要素を複合光学要素に接合する方法及び装置、並びに、複合光学要素に関する。【解決手段】少なくとも２つの光学要素を有する光学系を、より単純で、且つ、より費用効果的に作製するために、本発明は、少なくとも、１つの第１の光学要素と１つの第２の光学要素を接合する方法を提供し、その場合、第１の光学要素が第１のガラス又は結晶材料を含み、第２の光学要素が第２のガラスを含み、第１のガラス又は結晶材料が、第２のガラスの転移温度Ｔｇ２と異なる転移温度Ｔｇ１すなわち融点を有し、少なくとも第２の光学要素のガラスが加熱され、第１の光学要素のガラス又は結晶材料と接触する。本発明は、さらに、本方法を実施する装置、及び、本方法を使用して作製することができる複合光学要素を提供する。【選択図】  図１５
2008509440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、１つの第１の光学要素と１つの第２の光学要素を接合する方法であって、
前記第１の光学要素は第１のガラスを含み、
前記第２の光学要素は第２のガラスを含み、
前記第１のガラスは、前記第２のガラスの転移温度Ｔｇ２と異なる転移温度Ｔｇ１を有し、
少なくとも前記第２の光学要素の前記ガラスが、加熱され、かつ、前記第１の光学要素の前記ガラスに接触させることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１のガラスの転移温度Ｔｇ１は、前記第２のガラスの転移温度Ｔｇ２より高い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２のガラスが、少なくとも前記第１のガラスに接触する領域において、又は、前記第２の光学要素の全体が、前記第２のガラスの転移温度Ｔｇ２以上の温度に加熱される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２のガラスが、少なくとも前記第１のガラスに接触する領域において、又は、前記第２の光学要素全体が、前記第２のガラスの粘度が少なくとも前記領域において該第２のガラスが前記第１のガラスと永久接着結合状態になる粘度以下、特に、ほぼη＜１０１０ｄＰａ・ｓの粘度以下、特に、ほぼη＜１０９ｄＰａ・ｓの粘度以下である温度に、加熱される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のガラスに接触した前記第２のガラスの前記加熱される領域は、接触している間、前記第１の光学要素の前記ガラスに触れている前記第２の光学要素の前記ガラスの表面を含む、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の光学要素の前記ガラスが、少なくとも、前記第２の光学要素の前記ガラスが接触する領域において、又は、前記第１の光学要素の全体が、前記第２のガラスの転移温度Ｔｇ２以上の温度に加熱される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の光学要素の前記ガラスが、少なくとも、前記第２の光学要素の前記ガラスが接触する領域において、又は、前記第１の光学要素の全体が、前記第２のガラスの転移温度Ｔｇ２以上か、又は、前記第１のガラスの転移温度Ｔｇ１未満の温度に加熱される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の光学要素及び前記第２の光学要素の前記ガラスは、接触する前に加熱される、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の光学要素及び前記第２の光学要素の前記ガラスは、好ましくは、輻射熱によって、接触している間に加熱される、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項１０】
接触させるプロセスの間に、及び／又は、その後に、少なくとも前記第２の光学要素に圧力が加えられ、該圧力によって、前記第２の光学要素の少なくとも一部で変形が起こる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも前記第２の光学要素に加えられる圧力は、０．０１〜２０Ｎ／ｍｍ２である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の光学要素の前記ガラスが、前記第１の光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第２の光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、実質的に前記第１の光学要素の形態をとる、請求項１〜１１のいずれか１項に、特に、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の光学要素の前記ガラスが、前記第１の光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第２の光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、実質的に、平面状、凸状又は凹状の形態をとる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の光学要素の前記ガラスが、前記第１の光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第２の光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、実質的に球状の形態をとる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の光学要素の前記ガラスが、前記第１の光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第２の光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、実質的に非球状の形態をとる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の光学要素の前記ガラスが、前記第１の光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第２の光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、球状でも非球状でもない自由形態をとる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の光学要素の前記ガラスが、前記第１の光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第２の光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、切子面のある形態をとる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の光学要素の前記ガラスが、前記第１の光学要素の前記ガラスに接触する領域に対向するさらなる領域において、前記第２の光学要素の前記ガラスは、少なくとも該さらなる領域の一部において変形する、請求項１〜１７のいずれか１項に、特に、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、実質的に、平面状、凸状又は凹状の形態をとる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、実質的に球状の形態をとる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、実質的に非球状の形態をとる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２の光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、球状でも非球状でもない自由形態をとる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、切子面のある形態をとる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記さらなる領域において、前記第２の光学要素の前記ガラスは、その表面が回折要素を含む形態をとり、該回折要素は、集光レンズ又は散乱レンズの作用を有し、又は、ビームプロファイルを変えるために、ビームスプリッティング、ビームシェイピング、無熱又は無彩の方法で作用し、又は、他の光学作用及び／又は機能を有する、請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、その表面が回折要素を含む形態をとり、該回折要素は、球状レンズの作用を有する、請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記第２の光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、その表面が回折要素を含む形態をとり、該回折要素は、非球状レンズの作用を有する、請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
第３ガラスを含む第３光学要素は、前記第１の光学要素及び／又は前記第２の光学要素に接触し、前記第３ガラスの転移温度Ｔｇ３は、前記第２のガラスの転移温度Ｔｇ２より低い、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記第３光学要素の前記ガラスが、前記第２の光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第３光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、実質的に前記第２の光学要素の形態をとる、請求項１〜２７のいずれか１項に、特に、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記第３光学要素の前記ガラスが、前記第２の光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第３光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、実質的に、平面状、凸状又は凹状の形態をとる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第３光学要素の前記ガラスが、前記２光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第３光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、実質的に球状の形態をとる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記第３光学要素の前記ガラスが、前記第２の光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第３光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、実質的に非球状の形態をとる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記第３光学要素の前記ガラスが、前記第２の光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第３光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、球状でも非球状でもない自由形態をとる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記第３光学要素の前記ガラスが、前記第２の光学要素の前記ガラスに接触する領域において、前記第３光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、切子面のある形態をとる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
前記第３光学要素の前記ガラスが、前記第２の光学要素の前記ガラスに接触する領域に対向するさらなる領域において、前記第３光学要素の前記ガラスは、少なくとも該さらなる領域の一部において変形する、請求項２８〜３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記第３光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、実質的に、平面状、凸状又は凹状の形態をとる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第３光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、実質的に球状の形態をとる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記第３光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、実質的に非球状の形態をとる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記第３光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、球状でも非球状でもない自由形態をとる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記第３光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、切子面のある形態をとる、請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
前記さらなる領域において、前記第３光学要素の前記ガラスは、その表面が回折要素を含む形態をとり、該回折要素は、集光レンズ又は散乱レンズの作用を有し、又は、ビームプロファイル、無熱又は無彩を変えるために、又は、他の光学作用及び／又は機能を有するために、ビームスプリッティング、ビームシェイピングの方法で作用する、、請求項３４〜３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
前記第３光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、その表面が回折要素を含む形態をとり、該回折要素は、球状レンズの作用を有する、請求項３４〜３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記第３光学要素の前記ガラスは、前記さらなる領域において、その表面が回折要素を含む形態をとり、該回折要素は、非球状レンズの作用を有する、請求項３４〜３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
前記第１のガラスは、ボロフロートガラス類Ｂ２７０、Ｆ２、ＬＡＦ３３、ＬＡＳＦ４３、ＢＡＳＦ２、ＳＦ５７、ＬＡＳＦ４６、ＬＡＫ２１、ＬＡＦ３２、ＬＡＦ３、ＬＡＳＦ４５、ＬＡＦ２、ＬＡＳＦ４４、ＢＡＦ１０、ＬＡＦ２１、ＬＡＫ３４、ＬＡＳＦ４１、ＬＡＫ３３ａ、ＬＡＫ２２、ＬＡＳＦ３１、ＳＦ２、Ｎ−ＦＫ５、ＳＦ４、ＬＡＫ１０、ＫＦ９、ＫＺＦＳ２、ＫＦＦＳ４、ＫＺＦＳ１１、ＳＦ１、ＳＦ１９、ＳＦ１０、Ｆ２、ＳＦ８、ＬＡＦ７、ＳＦ４、ＳＦ６４、ＳＦ５、ＬＡＦ３６、ＢＡＦ４、ＳＦ１５、ＢＡＳＦ６４、ＢＡＦ３、ＬＡＳＦ４０、ＢＡＦ５１、ＬＡＦ３５、ＳＦ５６、ＢＡＦ５２、ＳＦ６、ＣＤ４５、ＰＳＦｎ３、ＰＢＫ５０、ＧＦＫ７０、ＬａＦＫ６０、ＣＳＫ１２、ＣＳＫ１２０、ＰＳＦｎ１、ＰＢＫ４０、ＣＤ１２０、ＶＣ８１、ＧＦＫ６８、ＬａＦＫ５５、ＶＣ７９、ＺｎＳＦ８、ＶＣ７８、ＶＣ８９、及びＶＣ８０を含む群から選択される、請求項１〜４２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記第２のガラスは、ガラス類Ｎ−ＳＫ５６、Ｎ−ＰＫ５２、Ｎ−ＰＫ５３、ＫＦ９、ＫＺＦＳ２、ＫＦＦＳ４、ＫＺＦＳ１１、ＳＦ１、ＳＦ１９、ＳＦ１０、Ｆ２、ＰＧ３２５、ＰＧ３７５、ＰＳＫ５０、ＰＳＫ１００、ＰＳＫ１１、ＣａＦＫ９５、ＰＦＫ８５、ＰＦＫ８０、ＣＤ４５、ＰＳＦｎ３、ＰＢＫ５０、ＧＦＫ７０、ＬａＦＫ６０、ＣＳＫ１２、ＣＳＫ１２０、ＰＳＦｎ１、ＰＢＫ４０、ＣＤ１２０、ＶＣ８１、ＧＦＫ６８、ＬａＦＫ５５、ＶＣ７９、ＺｎＳＦ８、ＶＣ７８、ＶＣ８９、ＶＣ８０、及びＢａｌ４２を含む群から選択される、請求項１〜４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
前記第３ガラスは、ガラス類Ｎ−ＳＫ５６、Ｎ−ＰＫ５２、Ｎ−ＰＫ５３、ＫＦ９、ＫＺＦＳ２、ＫＦＦＳ４、ＫＺＦＳ１１、ＳＦ１、ＳＦ１９、ＳＦ１０、Ｆ２、ＰＧ３２５、ＰＧ３７５、ＰＳＫ５０、ＰＳＫ１００、ＰＳＫ１１、ＣａＦＫ９５、ＰＦＫ８５、ＰＦＫ８０、ＣＤ４５、ＰＳＦｎ３、ＰＢＫ５０、ＧＦＫ７０、ＬａＦＫ６０、ＣＳＫ１２、ＣＳＫ１２０、ＰＳＦｎ１、ＰＢＫ４０、ＣＤ１２０、ＶＣ８１、ＧＦＫ６８、ＬａＦＫ５５、ＶＣ７９、ＺｎＳＦ８、ＶＣ７８、ＶＣ８９、ＶＣ８０、及びＢａｌ４２を含む群から選択される、請求項１〜４４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４６】
前記ガラスのうちの少なくとも２つは、好ましくは、色誤差が最小になるように、分散特性が互いに異なる、請求項１〜４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
前記ガラスのうちの少なくとも２つは、熱膨張係数が互いに異なり、特に、前記第１のガラスは、半導体ウェハ、特に、Ｓｉ、ＧａＡｓ、又はＧａＮウェハの熱膨張係数に好ましくは一致する、小さい熱膨張係数を有する、請求項１〜４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
前記ガラスのうちの少なくとも１つは蛍光ガラスである、請求項１〜４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
前記ガラスのうちの少なくとも２つは、アルカリ又は酸に対する耐薬品性が互いに異なる、請求項１〜４８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
前記ガラスのうちの少なくとも１つは、他のガラスの分光透過率すなわち着色度と異なる分光透過率すなわち着色度を有する、請求項１〜４９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５１】
前記ガラスの成形は、プレス、精密プレス、又はブランクプレスによって実施される、請求項１〜５０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５２】
２つ以上の第２の光学要素は、好ましくは配列フィールド（アレイ）で、前記第１の光学要素に接触する、請求項１〜５１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５３】
少なくとも、１つ又は複数のさらなるガラスが接触する領域において、前記第１の光学要素及び／又は前記第２の光学要素の前記ガラスに、前記１つ又は複数のさらなるガラスの接着強度を高める層が塗布される、請求項１〜５２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
少なくとも、１つ又は複数のさらなるガラスが接触する領域において、前記第１の光学要素及び／又は前記第２の光学要素の前記ガラスに、反射率を低減する屈折率を有する１つ又は複数の層が塗布される、請求項１〜５３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５５】
前記第２の光学要素及び／又は前記第３光学要素の前記ガラスの少なくとも１つの小領域は、少なくとも１つのホルダ部と接触する、請求項１〜５４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５６】
接触させるプロセスの間に、及び／又は、その後に、少なくとも前記第２の光学要素及び／又は前記第３光学要素及び／又は前記ホルダ部に圧力が加えられ、該圧力によって、前記第２の光学要素及び／又は前記第３光学要素の少なくとも一部の変形が起こる、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
少なくとも前記第２の光学要素及び／又は前記第３光学要素の前記ガラスが前記少なくとも１つのホルダに接触する領域において、少なくとも前記第２の光学要素及び／又は前記第３光学要素の前記ガラスは、少なくとも前記領域の一部において、実質的に、前記少なくとも１つのホルダ部の形態をとる、請求項５５又は５６のいずれかに記載の方法。
【請求項５８】
前記少なくとも１つのホルダ部は金属を含む、請求項５５〜５７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５９】
特に、請求項１〜５８のいずれか１項に記載の方法を実行するための、少なくとも、１つの第１の光学要素と１つの第２の光学要素を接合する装置であって、
前記第１の光学要素を保持するデバイスと、
少なくとも第２の光学要素を前記第１の光学要素に接触させる目的で設計された、接触させるデバイスと、
少なくとも前記第２の光学要素の少なくとも１つの小領域を加熱するデバイスとを含み、
前記第１の光学要素は第１のガラスを含み、前記第２の光学要素は第２のガラスを含み、該第１のガラスの転移温度Ｔｇ１は、該第２のガラスの転移温度Ｔｇ２より高いことを特徴とする装置。
【請求項６０】
前記加熱するデバイスは、輻射熱で結合するデバイスを含む、請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
少なくとも前記第２の光学要素に加わる圧力を生成するデバイスによって画定される、請求項５９又は６０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６２】
前記圧力を生成するデバイスは、プレス、精密プレス、又はブランクプレスを含む、請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】
少なくとも表面の小領域において、成形されるネガ型形態の光学要素を有する鋳型によって画定される、請求項５９〜６２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６４】
前記鋳型は、少なくとも表面の小領域において、平面状、凸状又は凹状の形態を有する、請求項６３に記載の装置。
【請求項６５】
少なくとも表面の小領域において、前記鋳型は、実質的に球状の形態を有する、成形される光学要素のネガ型形態を有する、請求項６３に記載の装置。
【請求項６６】
少なくとも表面の小領域において、前記鋳型は、実質的に非球状の形態を有する、成形される光学要素のネガ型形態を有する、請求項６３に記載の装置。
【請求項６７】
少なくとも表面の小領域において、前記鋳型は、成形される光学要素のネガ型形態を有し、該光学要素は、球状でも非球状でもない自由形態を有する、請求項６３に記載の装置。
【請求項６８】
少なくとも表面の小領域において、前記鋳型は、切子面のある形態を有する、成形される光学要素のネガ型形態を有する、請求項６３に記載の装置。
【請求項６９】
少なくとも表面の小領域において、前記鋳型は、少なくとも回折要素のネガ型形態を有し、該回折要素は、集光レンズ又は散乱レンズの作用を有し、又は、ビームプロファイルを変えるために、ビームスプリッティング、ビームシェイピング、無熱又は無彩の方法で作用し、又は、他の光学作用及び／又は機能を有する、請求項６３に記載の装置。
【請求項７０】
少なくとも表面の小領域において、前記鋳型は、少なくとも１つの回折要素のネガ型形態を有し、該回折要素は、球状レンズの作用を有する、請求項６３に記載の装置。
【請求項７１】
少なくとも表面の小領域において、前記鋳型は、少なくとも１つの回折要素のネガ型形態を有し、該回折要素は、非球状レンズの作用を有する、請求項６３に記載の装置。
【請求項７２】
前記鋳型は、少なくとも小領域で、及び／又は、少なくとも前記輻射の一部分に対して透過性がある、請求項６３〜７１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７３】
２つ以上の第２の光学要素を、好ましくは配列フィールド（アレイ）で、前記第１の光学要素に接触させる目的で、装置が設計されている、請求項５９〜７２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７４】
少なくとも、１つ又は複数のさらなるガラスが接触する領域において、少なくとも前記第１の光学要素及び／又は前記第２の光学要素の前記ガラスをコーティングするデバイスによって画定される、請求項５９〜７３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７５】
前記コーティングするデバイスは、前記１つ又は複数のさらなるガラスの接着強度を高める層を塗布する目的で設計されている、請求項７４に記載の装置。
【請求項７６】
前記コーティングするデバイスは、反射率を低減する屈折率を有する１つ又は複数の層を塗布する目的で設計されている、請求項７４に記載の装置。
【請求項７７】
転移温度Ｔｇ１を有する第１のガラスを含む第１の光学要素と、
転移温度Ｔｇ２を有する第２のガラスを含む第２の光学要素と
を少なくとも含む複合光学要素であって、
転移温度Ｔｇ１は、転移温度Ｔｇ２より高い値を有し、
前記第２のガラスは、特に請求項１〜５８のいずれか１項に記載の方法によって、共通表面領域に沿って前記第１のガラスに接合され、互いに対する永久結合が直接形成されることを特徴とする複合光学要素。
【請求項７８】
前記第２の光学要素の前記ガラスが、その表面領域に沿って、前記第１の光学要素の前記ガラスに接合され、該表面領域において、前記第２の光学要素の前記ガラスは、少なくとも該表面領域の一部に、実質的に前記第１の光学要素のネガ型形態を有する、請求項７７に記載の複合光学要素。
【請求項７９】
転移温度Ｔｇ３を有する第３ガラスを含む第３光学要素を含み、該第３ガラスの転移温度Ｔｇ３は、前記第２のガラスの転移温度Ｔｇ２より低く、前記第３ガラスは、特に請求項１〜５８のいずれか１項に記載の方法によって、共通表面領域に沿って前記第１のガラス及び／又は前記第２のガラスに接合され、互いに対する永久結合が直接形成される、請求項７７又は７８のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項８０】
前記第３光学要素の前記ガラスが、その表面領域に沿って、前記第１の光学要素及び／又は前記第２の光学要素の前記ガラスに接合され、該表面領域において、前記第３光学要素の前記ガラスは、少なくとも該表面領域の一部に、実質的にそれぞれの光学要素のネガ型形態を有する、請求項７９に記載の複合光学要素。
【請求項８１】
少なくとも小領域において、実質的に平面状、凸状又は凹状の形態を有する少なくとも１つの光学要素を含む、請求項７７〜８０のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項８２】
少なくとも小領域において、実質的に球状の形態を有する少なくとも１つの光学要素を含む、請求項７７〜８１のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項８３】
少なくとも小領域において、実質的に非球状の形態を有する少なくとも１つの光学要素を含む、請求項７７〜８２のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項８４】
少なくとも小領域において、球状でも非球状でもない自由形態を実質的に有する少なくとも１つの光学要素を含む、請求項７７〜８３のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項８５】
少なくとも小領域において、実質的に切子面のある形態を有する少なくとも１つの光学要素を含む、請求項７７〜８４のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項８６】
少なくとも小領域において、表面が回折要素を含む形態を有する少なくとも１つの光学要素を含み、該回折要素は、集光レンズ又は散乱レンズの作用を有し、又は、ビームプロファイルを変えるために、ビームスプリッティング、ビームシェイピング、無熱又は無彩の方法で作用し、又は、他の光学作用及び／又は機能を有する、請求項７７〜８５のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項８７】
少なくとも小領域において、表面が回折要素を含む形態を有する少なくとも１つの光学要素を含む、該回折要素は、球状レンズの作用を有する、請求項７７〜８６のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項８８】
少なくとも小領域において、表面が回折要素を含む形態を有する少なくとも１つの光学要素を含む、該回折要素は、非球状レンズの作用を有する、請求項７７〜８７のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項８９】
ボロフロートガラス類Ｂ２７０、Ｆ２、ＬＡＦ３３、ＬＡＳＦ４３、ＢＡＳＦ２、ＳＦ５７、ＬＡＳＦ４６、ＬＡＫ２１、ＬＡＦ３２、ＬＡＦ３、ＬＡＳＦ４５、ＬＡＦ２、ＬＡＳＦ４４、ＢＡＦ１０、ＬＡＦ２１、ＬＡＫ３４、ＬＡＳＦ４１、ＬＡＫ３３ａ、ＬＡＫ２２、ＬＡＳＦ３１、ＳＦ２、Ｎ−ＦＫ５、ＳＦ４、ＬＡＫ１０、ＫＦ９、ＫＺＦＳ２、ＫＦＦＳ４、ＫＺＦＳ１１、ＳＦ１、ＳＦ１９、ＳＦ１０、Ｆ２、ＳＦ８、ＬＡＦ７、ＳＦ４、ＳＦ６４、ＳＦ５、ＬＡＦ３６、ＢＡＦ４、ＳＦ１５、ＢＡＳＦ６４、ＢＡＦ３、ＬＡＳＦ４０、ＢＡＦ５１、ＬＡＦ３５、ＳＦ５６、ＢＡＦ５２、ＳＦ６、ＣＤ４５、ＰＳＦｎ３、ＰＢＫ５０、ＧＦＫ７０、ＬａＦＫ６０、ＣＳＫ１２、ＣＳＫ１２０、ＰＳＦｎ１、ＰＢＫ４０、ＣＤ１２０、ＶＣ８１、ＧＦＫ６８、ＬａＦＫ５５、ＶＣ７９、ＺｎＳＦ８、ＶＣ７８、ＶＣ８９、及びＶＣ８０から成る群からの少なくとも１つのガラスを有する、請求項７７〜８８のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項９０】
ガラス類Ｎ−ＳＫ５６、Ｎ−ＰＫ５２、Ｎ−ＰＫ５３、ＫＦ９、ＫＺＦＳ２、ＫＦＦＳ４、ＫＺＦＳ１１、ＳＦ１、ＳＦ１９、ＳＦ１０、Ｆ２、ＰＧ３２５、ＰＧ３７５、ＰＳＫ５０、ＰＳＫ１００、ＰＳＫ１１、ＣａＦＫ９５、ＰＦＫ８５、ＰＦＫ８０、ＣＤ４５、ＰＳＦｎ３、ＰＢＫ５０、ＧＦＫ７０、ＬａＦＫ６０、ＣＳＫ１２、ＣＳＫ１２０、ＰＳＦｎ１、ＰＢＫ４０、ＣＤ１２０、ＶＣ８１、ＧＦＫ６８、ＬａＦＫ５５、ＶＣ７９、ＺｎＳＦ８、ＶＣ７８、ＶＣ８９、ＶＣ８０、及びＢａｌ４２から成る群からの少なくとも１つのガラスを有する、請求項７７〜８９のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項９１】
異なる分散特性を有する少なくとも２つのガラスを含み、複合光学要素は、好ましくは、色誤差を最小にする目的で設計されている、請求項７７〜９０のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項９２】
異なる熱膨張係数を有する少なくとも２つのガラスを含む、請求項７７〜９１のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項９３】
少なくとも１つのガラスを含む、該ガラスの熱膨張係数が、半導体ウェハ、特にＳｉ、ＧａＡｓ、又はＧａＮウェハの熱膨張係数に実質的に相当する、請求項９２に記載の複合光学要素。
【請求項９４】
少なくとも１つの蛍光ガラスを含む、請求項７７〜９３のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項９５】
アルカリ又は酸に対する耐薬品性が互いに異なる少なくとも２つのガラスを含む、請求項７７〜９４のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項９６】
他のガラスの分光透過率すなわち着色度と異なる分光透過率すなわち着色度を有する少なくとも１つのガラスを含む、請求項７７〜９５のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項９７】
少なくとも、１つのプレスガラス又はブランクプレスガラスを含む、請求項７７〜９６のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項９８】
配列フィールド（アレイ）で配置された前記第１の光学要素に接合された複数の光学要素を含む、請求項７７〜９７のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項９９】
少なくとも２つのガラスの間に、該ガラスの接着強度を高める層が配置されている、請求項７７〜９８のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項１００】
ガラス上に、又は、２つのガラスの間に、反射率を低減する屈折率を有する１つ又は複数の層が配置されている、請求項７７〜９９のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項１０１】
少なくとも、１つの第１の光学要素と１つの第２の光学要素を接合する方法であって、
前記第１の光学要素は結晶材料を含み、
前記第２の光学要素はガラスを含み、
前記結晶材料は、前記ガラスの転移温度より高い融点を有し、
少なくとも前記第２の光学要素の前記ガラスは、加熱され、かつ、前記第１の光学要素の前記結晶材料に接触させることを特徴とする方法。
【請求項１０２】
前記結晶材料は、少なくとも１つの結晶を含む、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０３】
前記結晶材料は、フッ化カルシウム及び／又はイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）を有する、請求項１０１又は１０２に記載の方法。
【請求項１０４】
前記ガラスが、少なくとも前記結晶材料に接触する領域において、又は、前記第２の光学要素の全体が、前記ガラスの粘度が少なくとも前記領域において該第２のガラスが前記結晶材料と永久接着結合状態になる粘度以下、特に、ほぼη＜１０１０ｄＰａ・ｓの粘度以下、特に、ほぼη＜１０９ｄＰａ・ｓの粘度以下である温度に加熱される、請求項１０１〜１０３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０５】
前記第２の光学要素の前記ガラスが、前記第１の光学要素の前記結晶材料に接触する領域において、前記第２の光学要素の前記ガラスは、少なくとも該領域の一部において、実質的に前記第１の光学要素の形態をとる、請求項１０１〜１０４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０６】
複合光学要素であって、
結晶材料を含む第１の光学要素と、
ガラスを含む第２の光学要素とを少なくとも含み、
前記結晶材料の融点は、前記ガラスの転移温度より高い値を有し、
前記ガラスは、特に請求項１０１〜１０５のいずれか１項に記載の方法によって、共通表面領域に沿って前記結晶材料に接合され、互いに対する永久結合が直接形成される、複合光学要素。
【請求項１０７】
前記結晶材料は、少なくとも１つの結晶を含む、請求項１０６に記載の複合光学要素。
【請求項１０８】
前記結晶材料は、フッ化カルシウム及び／又はイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）を有する、請求項１０６又は１０７のいずれかに記載の複合光学要素。
【請求項１０９】
少なくとも小領域において、実質的に平面状、凸状又は凹状の形態を有する少なくとも１つの光学要素を含む、請求項１０６〜１０８のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項１１０】
少なくとも小領域において、
実質的に球状の形態、
実質的に非球状の形態、
実質的に切子面のある形態、
球状でも非球状でもない実質的に自由な形態、又は、
表面が回折要素を含む形態を有する少なくとも１つの光学要素を含む、請求項１０６〜１０９のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項１１１】
少なくとも、１つのプレスガラス又はブランクプレスガラスを含む、請求項１０６〜１１０のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項１１２】
前記第１の光学要素に接合されかつ配列フィールド（アレイ）で配置される複数の光学要素を含む、請求項１０６〜１１１のいずれか１項に記載の複合光学要素。
【請求項１１３】
少なくとも１つの光学要素、特に請求項１０６〜１１２のいずれか１項に記載の複合光学要素の構成成分としての光学要素と、
少なくとも１つのホルダ部、特に搭載用リングとを含み、
前記少なくとも１つの光学要素は、共通表面領域に沿って、前記ホルダ部に直接接合され、永久接合が形成される、複合光学システム。
【請求項１１４】
請求項１０６〜１１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの複合光学要素によって画定される光学画像センサ。
【請求項１１５】
請求項１０６〜１１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの複合光学要素によって画定される撮像光学部品又は照明光学部品。
【請求項１１６】
請求項１０６〜１１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの複合光学要素によって画定される撮像システム。
【請求項１１７】
請求項１０６〜１１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの複合光学要素によって画定される通信端末、特に、移動体無線電話、ＰＤＡ、又はＭＤＡ。
【請求項１１８】
請求項１０６〜１１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの複合光学要素によって画定される、ウェハレベルパッケージ、特に複数の電子画像センサを含むウェハレベルパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光学系に関し、特に、少なくとも、１つの第１の光学要素と１つの第２の光学要素を複合光学要素に接合する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの技術的用途において、強力な光学系が益々必要とされている。本明細書では、その用途範囲は、たとえば、レーザ技術、印刷技術、太陽光利用技術、生物化学、センサ技術、適応光学系、光コンピュータ、光記憶システム、デジタルカメラ、２次元及び３次源画像再生、リソグラフィ、並びに測定技法をカバーする。
【０００３】
収差を補正するため、又は、特定のビームプロファイル又は複雑な幾何形状を実施するために、多くの光学部品を有する光学系の必要性がしばしば存在する。
【０００４】
ガラス材料の成形による個々の光学部品の作製は、たとえば、米国特許第４，７３４，１１８号、米国特許第４，８５４，９５８号、又は米国特許第４，９６９，９４４号に開示される。２つの光学部品を接合して光学系を形成するとき、２つの光学部品は、通常、適切な接着層によって互いに結合されるか、又は、共通マウントに搭載される。
【０００５】
たとえば、特開昭第６０２０５４０２号は、接着層によって、ガラスで作られた光学部品を樹脂で作られた光学部品に接合することを開示する。さらに、たとえば、特開平第０７０５６００６号は、ガラスで作られた光学部品に着色した樹脂層を塗布することを開示する。
【０００６】
概して、ガラスで作られた２つの光学部品の結合及びガラスへの樹脂の塗布は、たとえば、艶無し仕上げ(unpolishing)又はエッジ研削の形態での、コストがかかる再加工を必要とする。
【０００７】
さらに、複雑な回折構造を、エッチングによって光学部品の表面に与えることが、ドイツ登録特許第４３３８９６９号から知られている。しかし、この方法は、複雑なプロセスステップを必要とし、したがって、高いコストを生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、少なくとも２つの光学要素を有する光学系を、より単純で、且つ、より費用効果的に作製する方法を示すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、独立請求項の主題によって達成される。有利な実施形態及び発展形態が、各従属請求項で述べられる。
【００１０】
その結果、本発明は、最初に、少なくとも、１つの第１の光学要素と１つの第２の光学要素を接合する方法によって、技術的問題を扱い、その場合、第１の光学要素が第１のガラスを含み、第２の光学要素が第２のガラスを含み、第１のガラスが、第２のガラスの転移温度Ｔｇ２と異なる転移温度Ｔｇ１を有し、少なくとも第２の光学要素のガラスが加熱され、第１の光学要素のガラスと接触する。
【００１１】
以下の第１ステップは、全体の説明及び特許請求項について有効ないくつかの用語を定義し、又は、明確にすることである。
【００１２】
光学要素は、その作用が、屈折又は回折によって、或いは、屈折と回折によって達成されるかどうかに関わらず、たとえば、平行平面板又はフィルタ板の場合の平行オフセットによるか、集光レンズ又は散乱レンズの場合の集光作用又は散乱作用によるか、自由曲面又は切子面のある表面の場合の、所定の角度範囲内、又は、特定の遠隔に位置する表面内の特定のターゲットゾーンに光を送ることによって、透過光に作用する少なくとも部分的に透明である物体として理解される。光学作用は、特に、光波の波面の屈折、回折、及び／又は位相シフトに基づくことができる。
【００１３】
ハイブリッド要素として以下でも示す複合光学要素は、少なくとも１つの物理的特性及び／又は化学的特性が互いに異なる、材料、特に、ガラスをそれぞれ有する少なくとも２つの容積領域を有する光学要素として理解される。
【００１４】
転移温度Ｔｇは、ＩＳＯ  ７８８４−８による転移温度を示す。
【００１５】
本発明による方法は、好ましくは、第１のガラスの転移温度Ｔｇ１が、第２のガラスの転移温度Ｔｇ２より高いことを提供する。
【００１６】
第２のガラスが、少なくとも第１のガラスに接触する領域において、又は、第２の光学要素の全体が、好ましくは、第２のガラスの転移温度Ｔｇ２以上の温度に加熱され、それによって、第２のガラスの変形が容易になる。
【００１７】
第２のガラスが、少なくとも第１のガラスに接触する領域において、又は、第２の光学要素全体が、第２のガラスの粘度が少なくともこの領域においてほぼη＜１０１０ｄＰａ・ｓの粘度以下、特に、ほぼη＜１０１０ｄＰａ・ｓの粘度以下である温度に加熱されることが特に好ましい。第２のガラスのこうした粘度において、第２のガラスは、第１のガラスと永久結合状態になるため、冷却後でさえも安定性がある。たとえば、プラスチックはこうした挙動を示すことができないため、ガラスの使用が特に有利である。
【００１８】
本方法は、有利には、第１のガラスに接触した第２のガラスの加熱される領域が、接触している間、第１の光学要素のガラスに触れている第２の光学要素のガラスの表面を含むことを提供する。
【００１９】
光学要素との接合によって、ガラス内で生成される応力を回避するために、本方法は、有利に、第１の光学要素のガラスが、少なくとも第２の光学要素のガラスもまた接触する領域において、又は、第１の光学要素の全体が、第２のガラスの転移温度Ｔｇ２以上の温度に加熱されることを提供する。
【００２０】
第１の光学要素のガラスが、少なくとも、第２の光学要素のガラスが接触する領域において、又は、第１の光学要素の全体が、第２のガラスの転移温度Ｔｇ２以上か、又は、第１のガラスの転移温度Ｔｇ１未満の温度に加熱されることが特に好ましい。この結果として、第２の光学要素のガラスは、容易に変形することができるが、第１の光学要素のガラスは、事実上その形態を保持する。
【００２１】
第１の光学要素及び／又は第２の光学要素のガラスは、ガラスが接触する前か、又は、ガラスが接触する間に、又はガラスが接触している間に加熱することができる。ガラスが接触している間に加熱することは、たとえば、マイクロ波加熱又は短波長赤外線法によって、輻射熱によって、好ましくは実施することができる。
【００２２】
さらに、接触させる間に、及び／又は、その後に、少なくとも第２の光学要素に圧力を加えることよって、第２の光学要素を変形させることが非常に有利である。加えられる圧力は、好ましくは、０．０１〜２０Ｎ／ｍｍ２である。
【００２３】
おそらく、加えられる圧力と共に接触させる結果として、第２の光学要素のガラスが、第１の光学要素のガラスに接触する領域において、第２の光学要素のガラスは、有利には、少なくともこの領域の一部において、実質的に第１の光学要素の形態をとる。
【００２４】
第１の光学要素は、異なる適用について異なる幾何形状を有することができる。したがって、本方法は、有利に、第２の光学要素のガラスが、第１の光学要素のガラスに接触する領域において、第２の光学要素の上記ガラスが、少なくともこの領域の一部において、実質的に、平面状、凸状又は凹状の形態、球状、非球状、切子面の形状、自由形態、又はそれらの組み合わせをとることを提供する。
【００２５】
適切な鋳型を使用することによって、さらに、第２の光学要素のガラスが、第１の光学要素のガラスに接触する領域に実質的に対向して位置するさらなる領域の少なくとも一部において、第２の光学要素のガラスを変形することが可能である。
【００２６】
したがって、本方法は、有利に、第２の光学要素のガラスが、このさらなる領域において、実質的に、平面状、凸状、凹状、球状、非球状、若しくは切子面の形態、自由形態、又は、その組み合わせをとることを提供する。
【００２７】
さらに、本方法は、有利に、さらなる領域において、第２の光学要素のガラスが、その表面が回折要素を含む形態をとり、回折要素が、集光レンズ又は散乱レンズ、球状レンズ又は非球状レンズの作用を有することを提供する。
【００２８】
本方法は、第２のガラスの転移温度Ｔｇ２より低い転移温度Ｔｇ３を有する第３ガラスを含む第３光学要素が、第２の光学要素を第１の光学要素に接合するために上述した方法と同じ方法で、特別の利点を有して、第１の光学要素及び／又は第２の光学要素に接合されることを提供する。
【００２９】
本方法は、また、有利に、転移温度が上昇しているさらなる光学要素が、それぞれ、残りの光学要素と同じ方法で接合されることを提供する。
【００３０】
接合される２つのガラスの転移温度が、互いにできる限り著しく異なるときに、特に良好な結果が得られる。ガラス内にどんな応力も生成しないように、２つのガラスは、好ましくは、同じ温度に加熱される。ガラスの転移温度が著しく異なる場合、ガラスの粘度はまた、一般に、加熱によって、互いに著しく異なる。高い転移温度を有するガラスは、好ましくは、本方法の実施によって変形せず、１０１３ｄＰａ・ｓを超える粘度を有する。その結果、このガラスの場合、加熱温度は、好ましくは、冷却上限温度より低い。圧力作用が小さい場合、高い転移温度を有するガラスの粘度は、１０１３ｄＰａ・ｓより低い可能性があり、このガラスは実質的に変形しない。粘度が高い場合、一般に、ガラス間の十分に耐久性のある接合が得られないため、低い転移温度を有するガラスは、変形するが、好ましくは、加熱温度において、できる限り低い粘度を有し、その値は、特に好ましくは、せいぜい１０１０ｄＰａ・ｓであり、特に、せいぜい１０９ｄＰａ・ｓである。
【００３１】
たとえば、ボロフロートガラス類Ｂ２７０、Ｆ２、ＬＡＦ３３、ＬＡＳＦ４３、ＢＡＳＦ２、ＳＦ５７、ＬＡＳＦ４６、ＬＡＫ２１、ＬＡＦ３２、ＬＡＦ３、ＬＡＳＦ４５、ＬＡＦ２、ＬＡＳＦ４４、ＢＡＦ１０、ＬＡＦ２１、ＬＡＫ３４、ＬＡＳＦ４１、ＬＡＫ３３ａ、ＬＡＫ２２、ＬＡＳＦ３１、ＳＦ２、Ｎ−ＦＫ５、ＳＦ４、ＬＡＫ１０、ＫＦ９、ＫＺＦＳ２、ＫＦＦＳ４、ＫＺＦＳ１１、ＳＦ１、ＳＦ１９、ＳＦ１０、Ｆ２、ＳＦ８、ＬＡＦ７、ＳＦ４、ＳＦ６４、ＳＦ５、ＬＡＦ３６、ＢＡＦ４、ＳＦ１５、ＢＡＳＦ６４、ＢＡＦ３、ＬＡＳＦ４０、ＢＡＦ５１、ＬＡＦ３５、ＳＦ５６、ＢＡＦ５２、ＳＦ６、ＣＤ４５、ＰＳＦｎ３、ＰＢＫ５０、ＧＦＫ７０、ＬａＦＫ６０、ＣＳＫ１２、ＣＳＫ１２０、ＰＳＦｎ１、ＰＢＫ４０、ＣＤ１２０、ＶＣ８１、ＧＦＫ６８、ＬａＦＫ５５、ＶＣ７９、ＺｎＳＦ８、ＶＣ７８、ＶＣ８９、及びＶＣ８０を、高い転移温度を有するガラスとして使用することができる。
【００３２】
たとえば、ガラス類Ｎ−ＳＫ５６、Ｎ−ＰＫ５２、Ｎ−ＰＫ５３、ＫＦ９、ＫＺＦＳ２、ＫＦＦＳ４、ＫＺＦＳ１１、ＳＦ１、ＳＦ１９、ＳＦ１０、Ｆ２、ＰＧ３２５、ＰＧ３７５、ＰＳＫ５０、ＰＳＫ１００、ＰＳＫ１１、ＣａＦＫ９５、ＰＦＫ８５、ＰＦＫ８０、ＣＤ４５、ＰＳＦｎ３、ＰＢＫ５０、ＧＦＫ７０、ＬａＦＫ６０、ＣＳＫ１２、ＣＳＫ１２０、ＰＳＦｎ１、ＰＢＫ４０、ＣＤ１２０、ＶＣ８１、ＧＦＫ６８、ＬａＦＫ５５、ＶＣ７９、ＺｎＳＦ８、ＶＣ７８、ＶＣ８９、ＶＣ８０、及びＢａｌ４２を、低い転移温度を有するガラスとして使用することができる。
【００３３】
本発明は、上記ガラスの組み合わせに限定されず、転移温度が互いに異なる、実質的に、ガラスの全ての組み合わせである。
【００３４】
たとえば、収差を最小にするために、本方法は、有利に、本方法によって接合されるガラスの少なくとも２つが、それらの分散特性において互いに異なることを提供する。
【００３５】
たとえば、光学画像センサ内のマイクロレンズアレイとして、電子回路と一緒に光学要素を適用する場合、本方法は、有利に、ガラスの少なくとも２つが、その熱膨張係数が互いに異なり、特に、第１のガラスが、シリコンウェハの熱膨張係数に好ましくは一致する小さい熱膨張係数を有することを提供する。
【００３６】
その結果、本方法は、複数の第２の光学要素が、特に、配列フィールド（アレイ）で、第１の光学要素に接触し、複数の第２の光学要素のガラスが、それぞれ、同じ転移温度Ｔｇ２を有するという特別な利点を提供する。
【００３７】
したがって、たとえば、第１の光学要素は、半導体ウェハの熱膨張係数に一致する低い熱膨張係数を有する支持ガラスとして設計され、したがって、温度が変化する場合、ウェハと支持ガラスとの間に、わずかの応力が発生するだけであるため、ウェハレベル搭載に好適であるような、レンズアレイを作製することが可能である。低い熱膨張係数を有するガラスは、頻繁にブランクプレスされることができない、又は、わずかだけブランクプレスされることができる。その結果、比較的高い熱膨張係数を有し、且つ、そのブランクプレスされた外形にわたって光学機能を生じるガラスは、有利に、複数の第２の光学要素について選択される。
【００３８】
レンズアレイ、特に、ウェハレベル搭載用のマイクロレンズアレイは、本発明による方法を使用して、特に費用効果的に作製することができる。
【００３９】
さらに、ガラスのうちの少なくとも１つは蛍光ガラスであること、ガラスのうちの少なくとも２つは、アルカリ又は酸に対する耐薬品性が互いに異なること、又は、ガラスのうちの少なくとも１つは、さらなるガラスの分光透過率すなわち着色度と異なる分光透過率すなわち着色度を有することは、特定の用途について有利である。
【００４０】
ガラスの成形は、有利に、プレス、精密プレス、又はブランクプレスによって実施される。プレス操作中に輻射熱を付与するために、この輻射に対して透過性のある少なくとも１つのプレス用ダイを使用することが有利である。
【００４１】
方法のさらなる有利な実施形態は、少なくとも、１つ又は複数のさらなるガラスが接触する領域において、第１の光学要素及び／又は第２の光学要素のガラスに対して、接着強度を高める層が塗布され、又は、反射率を低減する屈折率を有する１つ又は複数の層が塗布されることを提供する。
【００４２】
さらに、方法は、第２の光学要素、第３光学要素、及び／又は、さらなる光学要素のガラスの少なくとも１つの小領域が、少なくとも１つのホルダ部と接触すること、及び、適切である場合、光学要素のうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的にホルダ部の形態をとるように、圧力が、１つ又は複数の光学要素或いはホルダ部に加えられることを、特別な利点とする。ホルダ部は、好ましくは、有利には金属を含む搭載リングとして設計される。
【００４３】
本発明による方法は、光学的ハイブリッド要素又は複合要素を作製するのに使用することができ、その場合、２つのガラスが、接着層等を必要とすることなく、互いに直接接合される。再加工なしで済ますことが一般に可能であるため、これは、作製プロセスを大幅に単純化する。
【００４４】
本発明はさらに、技術的問題を以下の装置により解決する。当該装置は、特に、上述した方法を実行することができる、少なくとも、１つの第１の光学要素と１つの第２の光学要素を接合する装置であって、
第１の光学要素を保持するデバイスと、
少なくとも第２の光学要素を第１の光学要素に接触させる目的で設計されている、結合させるデバイスと、
少なくとも第２の光学要素の少なくとも１つの小領域を加熱するデバイスとを含む。
【００４５】
当該装置は好ましくは、さらに、少なくとも第２の光学要素に加わる圧力を生成するデバイスを含む。このデバイスは、たとえばプレス、特に精密プレス、又はブランクプレスとして設計されることができる。
【００４６】
少なくとも第２の光学要素に特定の外形を与えるために、当該装置は、特に有利に、少なくとも表面の小領域において、成形される光学要素の対応するネガ型形態を有する鋳型を含む。
【００４７】
そのため、鋳型は、少なくともその表面の小領域において、たとえば、平面状、凸状、又は凹状の形態を有することができる。さらに、鋳型を少なくとも表面の小領域において有利に有する形態の例は、実質的に球状、非球状、又は切子面の形態のネガ型形態である。
【００４８】
形成される光学要素内部における特別な適用のための、所定の輻射プロファイルを得るために、鋳型は、有利には、規定された自由形態を有することができる。
【００４９】
さらに、少なくともその表面の小領域において、鋳型は、特に有利に、少なくとも１つの回折要素のネガ型形態を有し、回折要素は、集光レンズ、散乱レンズ、球状レンズ、又は非球状レンズの作用を有する。
【００５０】
加熱するデバイスは、有利に、輻射熱で結合するデバイスを含む。この実施形態では、鋳型は、少なくとも部分的に透過性があるように都合よく設計される。
【００５１】
特に重要な適用分野は、光学要素、特に、光学マイクロ要素のアレイの作製である。その結果、装置は、２つ以上の第２の光学要素を、好ましくは、配列フィールド（アレイ）で、第１の光学要素に接触させるように、特別な利点を有して設計される。
【００５２】
さらなる１つの好ましい改良形態では、本装置は、少なくとも、１つ又は複数のさらなるガラスが接触する領域において、少なくとも第１の光学要素及び／又は第２の光学要素を有するガラスをコーティングするデバイスを含む。
【００５３】
このコーティングするデバイスは、たとえばエポキシ樹脂にスプレーすることによって、接着促進層を少なくとも１つの光学要素に塗布するように設計され得る。ここでも、デバイスは、反射率を低減する屈折率を有する１つ又は複数の層を塗布するように設計され得る。
【００５４】
技術的問題はまた、以下の複合光学要素により解決される。この複合光学要素は、少なくとも、
転移温度Ｔｇ１を有する第１のガラスを含む第１の光学要素と、
転移温度Ｔｇ２を有する第２のガラスを含む第２の光学要素とを含み、
転移温度Ｔｇ１は、転移温度Ｔｇ２より高い値を有し、
第２のガラスは、特に、上述した方法によって、共通表面領域に沿って第１のガラスに接合され、互いに対する永久結合が直接形成される。
【００５５】
複合光学要素の第２の光学要素のガラスは、好ましくは、第２の光学要素のガラスの表面領域沿って第１の光学要素のガラスに接合されるが、その表面領域の少なくとも一部において、実質的に、第１の光学要素のネガ型形態を有する。
【００５６】
より複雑な適用の場合、複合光学要素は、有利に、さらなる光学要素を有することができ、第３光学要素のガラスは、Ｔｇ２より低い転移温度Ｔｇ３を有し、さらなる光学要素は、それぞれ、やはり低い転移温度を有するガラスを有し、それぞれのさらなる光学要素のガラスは、共通表面領域に沿って直接接合され、高い転移温度を有する少なくとも１つのさらなるガラスへのガラス接合が形成される。
【００５７】
意図する適用に応じて、複合光学要素の少なくとも１つの光学要素は、少なくとも小領域において、実質的に、平面状、凸状、凹状、球状、非球状、若しくは切子面状の形態、自由形態、又はその組み合わせを有することができる。
【００５８】
複合光学要素の少なくとも１つの光学要素の表面は、特に有利に、回折要素を含み、回折要素は、集光レンズ、散乱レンズ、球状レンズ又は非球状レンズの作用を有し、又は、ビームプロファイルを変えるために、ビームスプリッティング、ビームシェイピング、無熱又は無彩の方法で作用し、又は、他の光学作用及び／又は機能を有する。
【００５９】
複合光学要素は少なくとも２つのガラスを都合よく含み、第１のガラスは、ボロフロートガラス類Ｂ２７０、Ｆ２、ＬＡＦ３３、ＬＡＳＦ４３、ＢＡＳＦ２、ＳＦ５７、ＬＡＳＦ４６、ＬＡＫ２１、ＬＡＦ３２、ＬＡＦ３、ＬＡＳＦ４５、ＬＡＦ２、ＬＡＳＦ４４、ＢＡＦ１０、ＬＡＦ２１、ＬＡＫ３４、ＬＡＳＦ４１、ＬＡＫ３３ａ、ＬＡＫ２２、ＬＡＳＦ３１、ＳＦ２、Ｎ−ＦＫ５、ＳＦ４、ＬＡＫ１０、ＫＦ９、ＫＺＦＳ２、ＫＦＦＳ４、ＫＺＦＳ１１、ＳＦ１、ＳＦ１９、ＳＦ１０、Ｆ２、ＳＦ８、ＬＡＦ７、ＳＦ４、ＳＦ６４、ＳＦ５、ＬＡＦ３６、ＢＡＦ４、ＳＦ１５、ＢＡＳＦ６４、ＢＡＦ３、ＬＡＳＦ４０、ＢＡＦ５１、ＬＡＦ３５、ＳＦ５６、ＢＡＦ５２、ＳＦ６、ＣＤ４５、ＰＳＦｎ３、ＰＢＫ５０、ＧＦＫ７０、ＬａＦＫ６０、ＣＳＫ１２、ＣＳＫ１２０、ＰＳＦｎ１、ＰＢＫ４０、ＣＤ１２０、ＶＣ８１、ＧＦＫ６８、ＬａＦＫ５５、ＶＣ７９、ＺｎＳＦ８、ＶＣ７８、ＶＣ８９、及びＶＣ８０を含む群から選択され、第２のガラスは、ガラス類Ｎ−ＳＫ５６、Ｎ−ＰＫ５２、Ｎ−ＰＫ５３、ＫＦ９、ＫＺＦＳ２、ＫＦＦＳ４、ＫＺＦＳ１１、ＳＦ１、ＳＦ１９、ＳＦ１０、Ｆ２、ＰＧ３２５、ＰＧ３７５、ＰＳＫ５０、ＰＳＫ１００、ＰＳＫ１１、ＣａＦＫ９５、ＰＦＫ８５、ＰＦＫ８０、ＣＤ４５、ＰＳＦｎ３、ＰＢＫ５０、ＧＦＫ７０、ＬａＦＫ６０、ＣＳＫ１２、ＣＳＫ１２０、ＰＳＦｎ１、ＰＢＫ４０、ＣＤ１２０、ＶＣ８１、ＧＦＫ６８、ＬａＦＫ５５、ＶＣ７９、ＺｎＳＦ８、ＶＣ７８、ＶＣ８９、ＶＣ８０、及びＢａｌ４２を含む群から選択される。
【００６０】
複合光学要素は、有利に、異なる分散特性を有する少なくとも２つのガラスを含む、複合光学要素は、好ましくは、色収差を最小にするように設計される。
【００６１】
複合光学要素は、さらに、特に有利に、球面収差、非点収差、及び／又は、コマ収差を補正するか、又は、全体の系の補正に寄与するのに適したレンズ系又はレンズシーケンスを含む。
【００６２】
好ましい改良形態では、複合光学要素は、異なる熱膨張係数を有する少なくとも２つのガラスを含み、その熱膨張係数のうちの１つの熱膨張係数は、好ましくは、半導体ウェハ、たとえば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、又はＧａＮウェハの熱膨張係数に実質的に相当する。この改良形態では、複合光学要素は、特に、ウェハレベルパッケージングに好適である。
【００６３】
複合光学要素は、さらに、有利に、少なくとも１つの蛍光ガラス、アルカリ又は酸に対する耐薬品性が互いに異なる少なくとも２つのガラス、又は、他のガラスの分光透過率すなわち着色度と異なる分光透過率すなわち着色度を有する少なくとも１つのガラスを含む。たとえば、複合光学要素は、赤外放射、紫外放射、又は可視電磁放射をフィルタリングするフィルタガラスを含むことができる。
【００６４】
特に有利であるのは、所定の特定の材料特性を有する第１のガラス及び複雑な幾何形状を有する第２のガラスを含む複合光学要素である。
【００６５】
複合光学要素が、少なくとも１つのプレスガラス、特に、ブランクプレスガラスを含むことが特に有利である。
【００６６】
既に先に述べたように、複合光学要素は、アレイとして特に選択されて設計され、その結果、支持要素として好ましくは設計される第１の光学要素に対して配列フィールドで接合される複数の光学要素を含む。
【００６７】
有利に、さらなる光学要素が、接着促進層又は接着層によって複合光学要素に接合されることも可能である。
【００６８】
外部の影響から保護するために、複合光学要素の少なくとも１つの光学要素は、有利には、傷がつきにくい被膜を有することができる。曇り防止被膜を、さらに設けることができる。
【００６９】
複合光学要素は、有利に、光学要素上に、又は、２つの光学要素の間に配置され、且つ反射率を低減する屈折率を有する１つ又は複数の層を有する。
【００７０】
さらに、本発明は、少なくとも、１つの第１の光学要素と１つの第２の光学要素を接合する方法であって、第１の光学要素は結晶材料を含み、第２の光学要素はガラスを含み、結晶材料はガラスの転移温度より高い融点を有し、少なくとも第２の光学要素のガラスは加熱されて第１の光学要素の結晶材料に接触する方法により技術的問題を解決する。
【００７１】
結晶材料は、たとえば、複数の小さく不規則に配置した晶子を含むことができる。しかし、結晶の特性が独特に規定されるため、結晶材料は、有利には、少なくとも１つの結晶を含む。結晶材料はまた、有利に、全体として実質的に単結晶として設計することができ、それにより、異方性、すなわち、特定の、物理的、化学的、又は機械的特性の方向依存性の使用が可能になる。たとえば、単結晶の複屈折特性は、目標を定めて利用することができる。
【００７２】
好ましい結晶材料は、たとえば、フッ化カルシウム及び／又はイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）を有する。これらの材料は、分光及びレーザ技術で使用するのに特に適する。
【００７３】
本方法は、有利には、第２の光学要素のガラスが、少なくとも結晶材料に接触する領域において、又は、第２の光学要素の全体が、第２のガラスの粘度が少なくともこの領域において、第２のガラスが結晶材料と永久接着結合状態になる粘度以下、特に、ほぼη＜１０１０ｄＰａ・ｓの粘度以下、特に、ほぼη＜１０９ｄＰａ・ｓの粘度以下である温度に加熱される。
【００７４】
本方法は、第２の光学要素のガラスが第１の光学要素の結晶材料に接触する領域において、第２の光学要素の上記ガラスが、少なくともこの領域の一部において、実質的に第１の光学要素の形態をとるという特別な利点を提供する。
【００７５】
本方法は、また、有利に、少なくとも、１つの第１の光学要素と１つの第２の光学要素を接合する方法についての全ての上述した改良形態を有することができ、その場合、第１の光学要素が第１のガラスを含み、第２の光学要素が第２のガラスを含み、第１のガラスが第２のガラスの転移温度Ｔｇ２と異なる転移温度Ｔｇ１を有し、少なくとも第２の光学要素のガラスが加熱され、第１の光学要素のガラスと接触し、第１の光学要素の結晶材料は、第１のガラスの機能を実質的に引き継ぐ。
【００７６】
同様に、結晶材料を含む第１の光学要素及びガラスを含む第２の光学要素を少なくとも有する複合光学部品は、本発明の範囲内にあり、結晶材料の融点は、ガラスの転移温度より高い値を有し、ガラスは、特に、先に述べた方法によって、共通表面領域に沿って結晶材料に接合され、互いに対する永久結合が直接形成される。
【００７７】
第１の光学要素の結晶材料は、好ましくは、少なくとも１つの結晶を含む。
【００７８】
複合光学要素の結晶材料は、好ましくは、有利に、フッ化カルシウム、特に、ＣａＦ２、及び／又は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット、特に、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２を有する。
【００７９】
光学的な使用のために、複合光学要素は好ましくは、少なくとも小領域において、実質的に平面状、凸状又は凹状の形態を有する少なくとも１つの光学要素を含む。
【００８０】
特定の選択を有して、複合光学要素の少なくとも１つの光学要素は、少なくとも小領域において、
実質的に球状の形態か、
実質的に非球状の形態か、
実質的に切子面のある形態か、
球状でも非球状でもない実質的に自由形態か、又は、
表面が回折要素を含む形態を有する。
【００８１】
特定の利点を有して、複合光学要素は、少なくとも、１つのプレスガラス、特にブランクプレスガラスを含む。
【００８２】
さらに、複合光学要素は、特に好ましくは、アレイとして設計され、その結果、支持要素として好ましくは設計される第１の光学要素に対して、配列フィールドで接合される複数の光学要素を含む。
【００８３】
複合光学要素は、また、有利に、上述した複合光学要素の全ての有利な改良形態を含むことができ、上述した複合光学要素は、少なくとも、
転移温度Ｔｇ１を有する第１のガラスを含む第１の光学要素と、
転移温度Ｔｇ２を有する第２のガラスを含む第２の光学要素とを有し、
転移温度Ｔｇ１は、転移温度Ｔｇ２より高い値を有し、
第２のガラスは、共通表面領域に沿って第１のガラスに接合され、互いに対する永久結合が直接形成され、第１の光学要素は、第１のガラスの代わりに結晶材料を有する。
【００８４】
本発明はさらに光学システムにより技術的問題を解決する。当該光学システムは、特に、上述した複合光学要素の構成成分としての、少なくとも１つの光学要素と、ホルダ部、特に、搭載用リングとを含み、光学要素は、共通表面領域に沿ってホルダ部に直接接合され、永久接合が形成される。
【００８５】
永久接合は、有利に、少なくとも、ホルダ部との接合表面領域において、少なくとも１つの光学要素のガラスが、η＜１０１０ｄＰａ・ｓ、特に、η＜１０９ｄＰａ・ｓの粘度を有する温度に加熱される方法によって作られる。
【００８６】
同様に、光学画像センサ、撮像（imaging）又は照明の光学部品、撮像システム、通信端末、特に、移動無線電話、ＰＤＡ、又はＭＤＡ、上述した複合光学要素を有する複数の光学画像センサを特に含むウェハレベルパッケージは、本発明の範囲内にある。
【００８７】
しかし、本発明は、これらの用途に限定されるのではなく、本発明の複合光学要素の使用に加えて、少なくとも２つの光学要素を有する光学系を必要とする、将来を含む、任意の所望の技術的装置を含む。
【００８８】
本発明は、好ましい実施形態を使用し、また、添付図面を参照して、以下でより詳細に述べられる。その場合、図面の同じ参照符号は、同じか又は類似の部分を示す。
【００８９】
図１〜図４は、本発明により作製された複合光学要素の例を示し、複合光学要素は、ハイブリッドレンズとして設計され、それぞれ、ガラス基板１００を含み、そのガラスは、第１転移温度Ｔｇ１を有する。第２の光学要素は、それぞれ、加熱によって、ガラス基板と一緒にプレスされ、転移温度Ｔｇ２(Ｔｇ２＜Ｔｇ１)を有する第２のガラスを有する。複合光学要素は、一方の側でプレスされることにより、基板の平面形態を採用し、他方の側で鋳型の形態を採用した第２の光学要素をそれぞれ有する。第２の光学要素のガラスは、プレスの前か又はプレス中に、ガラスが、１０１０ｄＰａ・ｓ未満、特に、１０９ｄＰａ・ｓ未満の粘度を有する温度に加熱され、したがって、基板のガラスと永久接合される。
【００９０】
図１に示すハイブリッドレンズの場合、第２の光学要素は、平凸レンズ１１０として設計される。図２、図３、及び図４のハイブリッドレンズは、それぞれ、平凹レンズ１２０、非球状レンズ１２５、又は、フレネルレンズ１６０として設計される第２の光学要素を含む。
【００９１】
図５は、基板１００の形態の第１の光学要素及び平凸レンズ１７０の形態の第２の光学要素を有する複合光学要素を示し、第２の光学要素を使用して、転移温度Ｔｇ３(Ｔｇ３＜Ｔｇ２)を有する第３ガラスを有する第３光学要素１７２がさらにプレスされている。第３光学要素１７２のガラスは、プレスする前か、又は、プレス中に、１０１０ｄＰａ・ｓ未満、特に、１０９ｄＰａ・ｓ未満の粘度を有する温度に加熱されて、第２の光学要素１７０のガラスと永久接合される。この例示的な実施形態では、第３光学要素１７２は、フレネルレンズの形態を有する。
【００９２】
図６〜図８はそれぞれ複合光学要素を示し、その場合、転移温度Ｔｇ１を有する第１のガラスを含む平行な面を持つガラス基板１００が、それぞれ、転移温度Ｔｇ２（Ｔｇ２は、Ｔｇ１より低い値を有する）を有する第２のガラスを含む光学要素によって、両面でプレスされる。この場合、プレスは、好ましくは、適した鋳型を使用することによって、一つの作業工程で、両面に実施することができる。
【００９３】
図６に示す実施形態では、両面でプレスされた光学要素１５０及び１５２は、実質的に球状で平凸状形態を有する。図７に示す実施形態の光学要素１５４及び１５６は、非球状の形態を有する。図８に示す実施形態では、両面でプレスされた光学要素１８０及び１８２は、フレネルレンズの形態を有する。
【００９４】
いくつかの光学要素を有するハイブリッドレンズは、図９〜図１３に示される。第１の光学要素は、それぞれ、ガラス基板１００によって形成される。平行な面を持つプレート１９０は、それぞれ、ガラス基板１００と一緒にプレスされる。図９の実施形態は、平行な面を持つプレート１９０と一緒にプレスされる平凸形態を有する第３光学要素１１０を含む。図１０〜図１２は、それぞれ、第３光学要素として、平凹レンズ１２０、非球状レンズ１２５、及びフレネルレンズ１６０がそれぞれプレスされている実施形態を示す。
【００９５】
図１３に示すハイブリッドレンズは、平凸形態を有する第３光学要素１７０及びフレネルレンズの形態の第４光学要素を含む。
【００９６】
光学要素のガラスは、それぞれ、第１の光学要素から第３光学要素又は第４光学要素へと上昇する転移温度を有するため、１つのガラスだけがプレスされるように、それぞれプレス中に加熱温度及び圧力を設定することが可能である。
【００９７】
図１４は、低い転移温度Ｔｇ２を有する第２のガラスを有する複数の光学要素１１０に対して、高い転移温度Ｔｇ１を有する支持ガラス１００を、新規に接合することによって作製されるマイクロレンズアレイを示す。
【００９８】
作製方法の原理は、図１５に示される。作製方法は、第１プレス用ダイ（この例示的な実施形態では平面）及び第２プレス用ダイ２２０によって、支持ガラス１００を光学要素１１０と一緒にプレスすることを可能にする。この場合、第２プレス用ダイは、複数のネガ型２３０を有し、ネガ型２３０の内部には、プレス前に、第２のガラスのガラス塊(glass gob)がそれぞれ配置される。少なくとも第２プレス用ダイ及び第２プレス用ダイ内に含まれる第２のガラスのガラス塊は、第２のガラスの転移温度Ｔｇ２より高く、支持ガラスの転移温度Ｔｇ１より低い温度に、加熱デバイス（図示せず）によって加熱される。
【００９９】
図１６及び図１７は、それぞれ、図１４に示すマイクロレンズアレイの、分離によって得られたマイクロレンズの平面図及び斜視図を示す。
【０１００】
図１８〜図２３、図２６、及び図２７は、新規に作製されたマイクロレンズアレイのさらに有利な実施形態を示し、その場合、それぞれ、複数のマイクロレンズが、支持ガラス１００上に配列される。
【０１０１】
図１８に示す実施形態の場合、マイクロレンズ１２０は平凹形態を有する。図１９及び図２０は、それぞれ、平凹マイクロレンズ１３０と凸状マイクロレンズ１３２、並びに、平凸マイクロレンズ１４０、凹状マイクロレンズ１４２、及び凸状マイクロレンズ１４４から成るマイクロレンズ系を含む。
【０１０２】
図２１に示す実施形態では、支持ガラスは、両面に、複数の実質的に球状で平凸状マイクロレンズ１５０及び１５２を有する。
【０１０３】
図２２の実施形態では、マイクロレンズは、フレネルレンズ１６０として設計される。図２３に示すマイクロレンズアレイは、平凸マイクロレンズ１７０及びフレネルレンズ１７２から成るマイクロレンズ系を含む。
【０１０４】
図２４及び図２５は、それぞれ、図２２に示すマイクロレンズアレイの、分離によって得られたマイクロレンズの平面図及び斜視図を示す。
【０１０５】
図２６及び図２７は、一方の側に非球状マイクロレンズ１２５が配列されているマイクロレンズアレイ、及び、両側に非球状マイクロレンズ１５４及び１５６が配列されているマイクロレンズアレイを示す。
【０１０６】
図２８〜図３１は、マイクロレンズアレイのマイクロレンズの種々の配置構成を示す。
【０１０７】
図２８に示す配置構成では、実質的に球状のマイクロレンズ１１０が、支持ガラス１００上に列で配列される。個々のマイクロレンズ間に空間が設けられ、その結果として、アレイのマイクロレンズの分離が簡素化される。
【０１０８】
図２９は、球状マイクロレンズ３２０の別の配置構成を示し、マイクロレンズ３２０は、支持ガラス１００上にオフセット方式で配列される。空間の使用が効率的になるため、こうした配置構成は、光学画像センサ又はディスプレイ内のマイクロレンズアレイの使用にとって有利である可能性がある。
【０１０９】
図３０に示す配置構成は、六角形マイクロレンズ３３０のために、最大限の空間使用が事実上可能になる。
【０１１０】
図３１は、支持ガラス１００上に列で配列されたフレネルマイクロレンズ３４０を有するマイクロレンズアレイを示し、一方、図３２は、フレネルマイクロレンズ３４０が、支持ガラス１００上にオフセット方式で配列されるマイクロレンズアレイの詳細を示す。
【０１１１】
図３３及び図３４は、新規に作製された回折光学要素（ＤＯＥ）を示す。
【０１１２】
図３３に示す実施形態では、円筒マイクロレンズ４１０が、同様に、支持ガラス１００上に配列され、空間的な寸法のため、回折作用が、可視スペクトルで起こる。
【０１１３】
図３４に示す実施形態は、支持ガラス１００上に配列され且つ回折格子を形成する非対称マイクロレンズ４２０を有する。
【０１１４】
ガラス基板１００は、当然ながら、レンズとしても容易に形成することができる。ここでも、本発明のハイブリッドレンズの空間寸法は、当然ながら、マイクロレンズのマイクロメートル範囲とは別の範囲内にあることもできる。たとえば、空間寸法は、写真撮影法で使用するために、数センチメートルの範囲内にあることができる。
【０１１５】
図３５は、本発明の例示的な一実施形態としての光学系を示し、その場合、非球状レンズとして形成された第１の光学要素１００は、第２の光学要素８１０と一緒にプレスされる。第２の光学要素は、プレスされることによって、同様に非球状の形態をとるものとされる。第２の光学要素は、ホルダ部８２０と共に同時にプレスされ、ホルダ部８２０は、この例では、たとえば、写真撮影カメラ内に搭載される金属リングとして設計される。
【０１１６】
図３６〜図３８は、本発明によって作製される複合光学要素又はハイブリッド要素を、特に、マイクロレンズ又はマイクロレンズアレイの形態で使用する種々の可能性を示す。
【０１１７】
図３６は、基板５００上にＣＭＯＳセンサ５１０が配列された光学画像センサを示す。離間及び遮蔽要素５２０を介して基板に接合される支持ガラス１００上に配列されるマイクロレンズ１１０は、ＣＭＯＳセンサの方向に入射光を屈折させるように作用して、それにより、光収率が増加する。
【０１１８】
図３７は、ディスプレイデバイスからの詳細を示し、その場合、色は、ダイクロイックミラー（図示せず）によって、青色光６１０、赤色光６２０、及び緑色光６３０に分離される。支持ガラス１００上に配列されるマイクロレンズ１１０は、この例示的な実施形態で、ディスプレイデバイスによって示される光ビームを、ＲＧＢピクセル６４０、６５０、及び６６０として集束させるように作用する。
【０１１９】
図３８には、対向する面上に、それぞれ、フレネルマイクロレンズ１６２を有する支持ガラス１００を含む本発明の複合光学要素が示される。第１フレネルマイクロレンズは、この例示的な実施形態では、レーザ光７１０をコリメートするように作用し、一方、第２フレネルマイクロレンズは、光を集束させ、ガラスファイバ７２０内に光を結合させるように働く。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】平凸レンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図２】平凹レンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図３】非球状レンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図４】フレネルレンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図５】平凸レンズ及びフレネルレンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図６】両面平凸レンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図７】両面非球状レンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図８】両面フレネルレンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図９】平行な面を持つプレート及び平凸レンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図１０】平行な面を持つプレート及び平凹レンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図１１】平行な面を持つプレート及び非球状レンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図１２】平行な面を持つプレート及びフレネルレンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図１３】平行な面を持つプレート、平行凸レンズ、及びフレネルレンズを有する複合光学要素を示す図である。
【図１４】球状の平凸マイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを示す図である。
【図１５】マイクロレンズアレイ用のプレス用ダイを示す図である。
【図１６】分離された球状の平凸マイクロレンズの平面図である。
【図１７】分離された球状の平凸マイクロレンズの斜視図である。
【図１８】平凹マイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを示す図である。
【図１９】平凹マイクロレンズ及び凸マイクロレンズから成る系を有するマイクロレンズアレイを示す図である。
【図２０】平凸マイクロレンズ、凹マイクロレンズ、及び凸マイクロレンズから成る系を有するマイクロレンズアレイを示す図である。
【図２１】支持体の両面に平凸マイクロレンズが配列されているマイクロレンズアレイを示す図である。
【図２２】フレネルマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを示す図である。
【図２３】平凸マイクロレンズ及びフレネルマイクロレンズから成る系を有するマイクロレンズアレイを示す図である。
【図２４】分離されたフレネルマイクロレンズの平面図である。
【図２５】分離されたフレネルマイクロレンズの斜視図である。
【図２６】非球状マイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを示す図である。
【図２７】支持体の両面に非球状マイクロレンズが配列されているマイクロレンズアレイを示す図である。
【図２８】マイクロレンズが列で配列されているマイクロレンズアレイの平面図である。
【図２９】マイクロレンズがオフセット方式で配列されているマイクロレンズアレイの平面図である。
【図３０】六角形マイクロレンズを有するマイクロレンズアレイの平面図である。
【図３１】フレネルマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイの平面図である。
【図３２】フレネルレンズがオフセット方式で配列されているマイクロレンズアレイの斜視図である。
【図３３】円筒マイクロレンズを有するマイクロレンズアレイの斜視図である。
【図３４】非対称マイクロレンズを有するマイクロレンズアレイの斜視図である。
【図３５】搭載リング及び複合光学要素を有する光学系を示す図である。
【図３６】光学画像センサを示す図である。
【図３７】ディスプレイデバイスの一部を示す図である。
【図３８】レーザビームを光ファイバに結合する複合光学要素を示す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１００  ガラス基板
１１０  凸状マイクロレンズ
１２０  凹状マイクロレンズ
１２５  非球状マイクロレンズ
１３０、１３２  マイクロレンズ系
１４０〜１４４  マイクロレンズ系
１５０、１５２  両面に配列された凸状マイクロレンズ
１５４、１５６  両面に配列された非球状マイクロレンズ
１６０、１６２  フレネルマイクロレンズ
１７０、１７２  フレネルマイクロレンズ系
１８０、１８２  両面に配列されたフレネルマイクロレンズ
１９０  平行な面を持つプレート
２１０  下側プレス用ダイ
２２０  上側プレス用ダイ
２３０  マイクロレンズ用の切り欠き部
３１０  列で配列されたマイクロレンズ
３２０  オフセット方式で配列されたマイクロレンズ
３３０  六角形マイクロレンズ
３４０  列で配列されたフレネルマイクロレンズ
４１０  円筒マイクロレンズ
４２０  非対称マイクロレンズ
５００  シリコン基板
５１０  ＣＭＯＳセンサ
５２０  離間及び遮蔽要素
６１０  ダイクロイックミラーからの青色光
６２０  ダイクロイックミラーからの赤色光
６３０  ダイクロイックミラーからの緑色光
６４０〜６６０  ＲＧＢピクセル
７１０  レーザ
７２０  ガラスファイバ
８１０  非球状レンズ
８２０  ホルダ部
【図１】
2008509440.tif 000003
【図２】
2008509440.tif 000004
【図３】
2008509440.tif 000005
【図４】
2008509440.tif 000006
【図５】
2008509440.tif 000007
【図６】
2008509440.tif 000008
【図７】
2008509440.tif 000009
【図８】
2008509440.tif 000010
【図９】
2008509440.tif 000011
【図１０】
2008509440.tif 000012
【図１１】
2008509440.tif 000013
【図１２】
2008509440.tif 000014
【図１３】
2008509440.tif 000015
【図１４】
2008509440.tif 000016
【図１５】
2008509440.tif 000017
【図１６】
2008509440.tif 000018
【図１７】
2008509440.tif 000019
【図１８】
2008509440.tif 000020
【図１９】
2008509440.tif 000021
【図２０】
2008509440.tif 000022
【図２１】
2008509440.tif 000023
【図２２】
2008509440.tif 000024
【図２３】
2008509440.tif 000025
【図２４】
2008509440.tif 000026
【図２５】
2008509440.tif 000027
【図２６】
2008509440.tif 000028
【図２７】
2008509440.tif 000029
【図２８】
2008509440.tif 000030
【図２９】
2008509440.tif 000031
【図３０】
2008509440.tif 000032
【図３１】
2008509440.tif 000033
【図３２】
2008509440.tif 000034
【図３３】
2008509440.tif 000035
【図３４】
2008509440.tif 000036
【図３５】
2008509440.tif 000037
【図３６】
2008509440.tif 000038
【図３７】
2008509440.tif 000039
【図３８】
2008509440.tif 000040
【国際調査報告】
2008509440.tif 000041
2008509440.tif 000042
2008509440.tif 000043
2008509440.tif 000044
2008509440.tif 000045
2008509440.tif 000046