专利名称：光学元件、光学系统及它们的制造方法及光学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用在包括数码相机、带相机用携带电话在内的照相机、包括摄像机、液晶放映机、液晶背景放映机等在内的放映机、望远镜、显微镜等光学仪器、光拾取器等光信息仪器、光发送接受模块、光开关等光通信仪器中的透镜、反射镜、棱镜、滤光片、衍射光学元件等光学元件及其制造方法。
背景技术：
通常，照相机等光学仪器的光学系统，是由多个透镜、反射镜、棱镜、滤光片、衍射光学元件等光学元件组合而构成的。进一步，在该光学系统上组合LED等发光元件、LCD等图像显示元件、光电二极管等受光元件、CCD等显像元件等部件，而构成光学装置。在组装光学系统及光学装置之时，需要精密地对准光轴。在光轴偏移的光学系统及光学装置中，产生影像歪斜、模糊等问题，得不到良好的成像性能。
以往，光学系统是将精密制作的透镜等光学部件嵌入到框中而组装的。特开2003-172807号公报中，公开了由2个透镜组构成的镜筒，在框中保持着各个透镜组。由此，通过在框中嵌入透镜，以在实用上不存在问题的精度对准光轴。
另一方面，近年来随着数码相机的普及，在携带电话等中也内藏有数码相机。在这些装置中，光学系统为了小型化而由直径为3mm左右的多个透镜构成。另外，作为显像元件的CCD也变得小型化及高精细化。其结果，光轴对准的精度也变得严峻，具体地讲，需要以数μm左右的精度对准光轴。若考虑到透镜直径的公差为数十μm左右，则只嵌入到框中是无法确保光轴对准的精度。
在特开2002-72078号公报中，提出了利用干式蚀刻等在透镜周边设置标记，将该标记为基准进行光轴对准的方法。但是，由于透镜的小型化，而很难确保设置标记的空间。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可容易地进行高精度的定位的光学元件及其制造方法。
本发明的光学元件，特征在于，具有用于在光学元件的有效光学面内的规定的位置上定位光学性缺陷的标记。
另外，本发明的光学元件是作为用于定位上述缺陷的标记来使用的光学元件，例如，上述缺陷是由凸部、凹部、着色部、折射率不同的部分、埋入元件内的气泡、或埋入在元件内的微粒等构成。
即，本发明的优选的实施方式中的光学元件，具有用于定位的标记，其特征在于，在光学元件的有效光学面内的规定的位置上设有凸部、凹部、着色部、折射率不同的部分、埋入元件内的气泡、或埋入在元件内的微粒构成的标记。
在本发明的光学元件中，在光学元件的有效光学面内设有标记。从而，无需如以往那样形成在光学元件的有效光学面以外的区域，即使光学元件变得小型化，可以确保设有标记的区域。
本发明中的有效光学面是指可使光学元件的设计上光通过的区域。从而，本发明中的标记被设在通过元件内的设计上光的区域内。
本发明中的标记的有效尺寸优选为200μm以下。通过将有效尺寸作成200m以下，将标记形成为收纳在光学显微镜的视野内的形式。标记的有效尺寸的下限值为可用光学显微镜识别标记的左右的大小即可，优选为10μm以上，再优选为50μm以上。若标记的有效尺寸低于10μm，则出现很难用光学显微镜识别标记的情况。另外，若低于50μm，则出现很难找到标记的情况。
标记的有效尺寸，意味着利用标记进行定位之时对定位有效的区域的尺寸，是标记的形状的最大直径。从而，标记为圆形的情况下直径为有效尺寸，标记为椭圆形等形状的情况下直径为长直径，标记为正方形等矩形形状的情况下直径为对角线的长度。
另外，如后所述，标记被设在光学元件的中心的周围的情况下，被标记所包围的区域变成标记的有效尺寸的区域。
本发明中的标记例如由凸部、凹部、着色部、折射率不同的部分、埋入元件内的气泡、或埋入在元件内的微粒构成。凸部，例如可以通过在成形光学元件之时，在模具的规定部位形成凹部而形成。关于凹部，也同样地可以通过在模具上形成凸部而形成。另外，在凹部的情况下，也可以对光学元件的表面进行切削加工，或通过湿式蚀刻或干式蚀刻形成。
另外，关于着色部，可以通过由喷墨法等将含有燃料或颜料的墨滴或涂料等附着在光学元件的表面上而形成。
另外，埋入在折射率不同的部分、元件内的气泡及微粒，在形成元件之时可以采用曲折率不同的材料，或通过含有气泡或微粒而形成。
在本发明中，标记优选设在光学元件的中心或中心的周围。在设在光学元件的中心的周围的情况下，优选将多个标记设在对中心成为旋转对称的位置上。此外，在这里所说的中心是指光轴通过的线上的整个部分，也可以是光学元件内部，也可以是表面。另外，在这里所说的“光轴”是指可以将构成光学系统的一连的光学元件的主轴作成一致的线。
也可以是本发明的光学元件中的全部或一部分由有机聚合物形成。在这种情况下，标记优选被形成在有机聚合物的部分。
作为有机聚合物，可列举热可塑性树脂或紫外线硬化树脂等能量硬化树脂、热硬化性树脂、有机无机复合材料等。具体地讲，可列举将烃氧基金属加水分解/聚合而生成的有机金属聚合物材料、丙烯酸酯系树脂、环氧系树脂、聚氨酯系树脂、聚氨酯丙烯酸酯系树脂、聚酯丙烯酸酯系树脂、环氧丙烯酸酯系树脂、及这些的混合物、及在这些树脂上分散了Sio2、Tio2、Zro2、Nb2o5等金属氧化物微粒的物质。
另外，本发明的光学元件，也可以通过在由玻璃构成的基材的表面上设置有机聚合物层而构成。作为上述的元件，例如可列举含有在玻璃球面透镜之上形成有机聚合物层并作成非球面透镜的复合型非球面透镜的复合型光学元件。进一步，作为基材，除了玻璃以外，还可以使用日本ゼオン公司的ZEONEX树脂、大阪气体化学公司的OKP4(哪一个都是商品名)等的光学用树脂材料。
作为本发明的光学元件的具体例，可列举透镜、反射镜、棱镜、滤光片、衍射光学元件等。
根据本发明的第1局面的光学元件的制造方法，是制造光学元件的方法，其中，所述光学元件的全部或一部分由有机聚合物形成，标记被形成在有机聚合物的部分，其特征在于，由模具成形有机聚合物的部分，通过在该模具上设置标记形成部而成形有机聚合物的部分之时形成标记。
设在模具上的标记形成部，可以由上述那样形成在模具上的凸部或凹部构成。
另外，也可以在模具上设有用于注入有机聚合物或有机聚合物的硬化前的液体的注入孔，通过该注入孔注入有机聚合物或有机聚合物的硬化前的液体而成形之时被形成的变化成为标记，从而，在这种情况下，模具的注入孔作为标记形成部发挥作用。
通过在基材的表面上设置有机聚合物层而形成光学元件的情况下，基材和模具的定位可以根据以下的本发明的第2局面或第3局面而进行。
即，根据本发明的第2局面的光学元件的制造方法，其特征在于，具备测定基材及模具的直径的工序；通过从测定的各个直径的差，计算将基材及模具的侧部抵接到基准面之时的各个水平方向的位置偏离，相应地将基材及模具的任一方从基准面离开位置偏移量，而对准各个水平方向的位置的工序；在对准了基材及模具的水平方向的位置的状态下，使基材或模具向垂直方向移动并在基材上抵接模具而成形有机聚合物的部分的工序。
通过根据上述的方法，可以容易地进行基材和模具的对位。
根据本发明的第3局面的光学元件的制造方法，是作为基材利用球面透镜，作为模具利用具有注入孔的方法，其特征在于，具备在将球面朝上方并水平地保持的球面透镜之上，将具有注入孔的模具配置成使注入孔向下方垂直地延伸的工序；通过模具的注入孔将准直望远镜的光照射在球面透镜之上，在球面上反射的光再次返回到注入孔的方式对准球面透镜及模具的水平方向的位置的工序；在对准了球面透镜及模具的水平方向的位置的状态下，使基材或模具向垂直方向移动并在基材上抵接模具而形成有机聚合物的部分的工序。
根据上述的方法，可以容易地且高精度地进行球面透镜和模具的对位。
本发明的光学系统，其特征在于，至少包括1个上述本发明的光学元件。本发明中的光学系统，意味着具备具有聚光、成像等光些功能的至少由1个光学元件构成的构造。从而，作为光学元件，至少包含透镜、反射镜、棱镜、滤光片、折射光学元件等中的1个，并且具有聚光、成像等光学功能。
本发明的光学系统，由于使用了具有用于定位的标记的光学元件，因此可以容易地进行定位并组装。
本发明的光学装置的制造方法，是将上述本发明的光学元件、与具有标记或可作为标记来使用的图案的其他部件组合而制造光学装置的方法，其特征在于，具备将光学元件及其他部件的任意方配置成使其标记或图案位于显微镜的视野内的规定位置的形式的工序；在固定好显微镜的水平方向的位置的状态下，将光学元件及其他部件中的另一方配置成其标记或图案位于显微镜的视野内的所述规定位置上的形式，由此进行光学元件和其他部件的水平方向的定位的工序。
根据上述的方法，可以容易地且高精度地进行光学元件和其他部件的定位并组装，可以高精度地制造光学系统。
本发明的光学装置，其特征在于，具备了上述本发明的光学系统。作为本发明的光学装置的具体例，可列举包括数码相机、带相机用携带电话在内的照相机、包括摄像机、液晶放映机、液晶背景放映机等在内的放映机、望远镜、显微镜等光学仪器、光拾取器等光信息仪器、光发送接受模块、光开关等光通信仪器等。
在本发明的光学装置中，也可以包括具有可作为标记来使用的像素图案和电极图案等图案的部件。在这种情况下，本发明的光学装置，具有上述本发明的光学元件、和该光学元件被定位固定的部件，其特征在于，在该部件上设有用于在上述光学元件之间进行定位的标记、或可作为标记来使用的图案。
本发明的光学装置，其特征在于，例如包括作为结像光学系统的本发明的光学系统。
在本发明的光学装置中所包含的光学元件的标记的面积，在除了光学系统的部分中进行处理的图像信号的动态范围为D的情况下，优选为光学元件的有效光学面的面积的1/D以下。通过这样构成，作成使由标记所产生的图像的错乱在装置的噪音级(noise level)以下，因此几乎不会给图像的S/N带来影响，而可以在光学元件上形成标记。
例如，在RGB各个颜色为8位灰度的数码相机用透镜中，由于动态范围为28＝256(48dB)，因此标记的面积作成透镜的有效光学面的面积的1/2560.4％以下即可。从而，透镜系统为3mm左右的情况下，标记的直径为200μm以下即可。
本发明的光学元件，在光学元件的有效光学面内的规定的位置上设有由凹部、着色部、折射率不同的部分、埋入元件内的气泡、或埋入在元件内的微粒构成的标记。由于在有效光学面内设有标记，因此即使将光学元件小型化，也可以设置标记。
另外，由于设有标记，因此可以将标记为基准进行光轴对准，可以进行高精度的定位。
另外，根据本发明的第1局面的光学元件的制造方法，通过在模具上设置标记形成部而成形有机聚合物的部分之时可以形成标记，可进一步简单地设置标记。
另外，根据本发明的第2局面的光学元件的制造方法，高精度地进行基材和模具的对位，可以在基材之上形成有机聚合物层。
另外，根据本发明的第3局面的光学元件的制造方法，可在球面透镜之上进一步高精度地进行模具的对位，可在球面透镜之上高精度地形成有机聚合物层。
本发明的光学系统及使用了该光学系统的光学装置，由于使用了具有用于定位的标记的光学元件，因此可以容易地进行定位并组装。
根据本发明的光学系统的制造方法，由于可以对光学元件和其他部件容易地且高精度地进行定位并组装，因此可以高精度地制造光学系统。
图1是表示根据本发明的一实施方式的光学元件的剖面图。
图2是表示将图1中所示的实施例的光学元件安装在框中的状态的剖面图。
图3是表示用于固定透镜的半圆筒状的框的立体图。
图4是说明定位安装图1中所示的实施例的光学元件的方法的剖面图。
图5是表示将图1中所示的实施例的光学元件与摄像元件(CCD)组合而制造的照相机模块的剖面图。
图6是表示根据本发明的另一实施例的光学元件的剖面图。
图7是表示本发明中的标记的形状的例的剖面图。
图8是表示本发明中的标记的形状的例的俯视图。
图9是表示根据本发明的再另一实施例的光学元件的剖面图。
图10是表示在本发明的第2局面的光学元件的制造方法的实施例中所采用的制造装置的侧面图。
图11是表示在本发明的第2局面的光学元件的制造方法的实施例中所采用的制造装置的俯视图。
图12是表示在本发明的第2局面的光学元件的制造方法的实施例中所采用的制造装置的侧面图。
图13是在本发明的第2局面的光学元件的制造方法的实施例中所采用的制造装置的侧面图。
图14是表示以V槽块对透镜的位置进行定位的状态的俯视图。
图15是表示根据本发明的再另一实施例的光学元件的剖面图。
图16是用于说明根据本发明的第3局面的制造方法的实施例的剖面图。
图17是表示根据本发明的再另一实施例的光学元件的俯视图。
图18是沿着图17中所示的A-A线的剖面图。
图19是用于说明采用图17中所示的衍射光学元件而组装全息单元的方法的剖面图。
图20是用于说明本发明中的标记的有效尺寸的俯视图。
图21是表示根据本发明的一实施例的放映机的模式剖面图。
图22是表示根据本发明的一实施例的光纤通信用光发送接受模块的模式剖面图。
图23是表示制造图22中所示的光发送接受模块的工序的模式剖面图。
图24是表示根据采用了图5中所示的照相机模块的本发明的一实施例的数码相机装置的框图。
具体实施例方式
以下，虽然通过实施例具体地说明了本发明，但是本发明并不局限于以下的实施例。
(实施例1)图1是表示作为本发明的一实施例的光学元件的透镜的侧面图。如图1所示，在透镜1的中心形成有由凹部构成的标记1a。如图1所示，由凹部构成的圆形形状的标记1a可以通过钻头等切削工具11来形成。透镜1由BK7玻璃构成，透镜直径为3mm，标记1a的直径为200μm。另外，标记1a的深度大约为50μm。
此外，在本实施例中，作为可使用在8位灰度的数码相机中的透镜，由于标记1a的面积设定为透镜的有效光学面的0.4％，标记的形状为圆形，因此标记的有效尺寸即直径为200μm。但是，透镜比本实施例的透镜还要小的情况、位数更高的数字装置中使用的情况、S/N良好的模拟装置等动态范围大的装置中使用的情况下，优选使标记的有效尺寸变得更小。
(实施例2)图2～图4是表示将图1中所示的透镜与其他部件组合而制造光学系统的工序的图。透镜1，使用如在图3中由立体图表示那样的半圆筒状的框12及框13来固定。
首先，如图2所示，在半圆筒状的框12的内侧使用粘接剂14安装透镜1。
接着，如图4(a)所示，将安装在半圆筒状的框12上的透镜1配置在显微镜14的下方的焦点的位置上。在该状态下，以使透镜1的标记1a位于显微镜14的视野内的刻度14a的位置上的方式使透镜1向水平方向移动。
接着，如图4(b)所示，将半圆筒状的框12及透镜1以基于透镜设计的规定的量向下方移动，如图4(c)所示，将作为其他部件的透镜15通过真空筒夹等来把持并配置在显微镜14的下方的焦点的位置上，进一步配置透镜15以使透镜15的标记15a位于刻度14a的位置上。
接着，如图4(d)所示，将透镜15通过粘接剂14安装在半圆筒状的框12上。
接着，将半圆筒状的框13与半圆筒状的框12组合，通过粘接剂将透镜1及透镜15安装在半圆筒状的框13上。
如上所示，本实施例的光学系统，通过在透镜1上设置标记1a，在作为其他部件的透镜15上设置标记15a，可以高精度地定位并组装透镜1及透镜15。
在本实施例中，透镜15是采用了SF10玻璃的凹凸透镜，本实施例的光学系统，作为消色差透镜构成了一般的消色差系统。作为光学系统的构成，也可以是除了本实施例的消色差系统以外的、即透镜个数多的复杂的透镜。另外，也可以包含除了波长板、滤光片、衍射光学系统元件等透镜以外的光学元件。
(实施例3)图5是表示作为将由上述那样安装在框12及13中的透镜1及透镜15形成的光学系统，安装在被设在筒体16内的摄影元件(CCD)17上并进行组装的光学装置的照相机模块的剖面图。
在作为图5中所示的光学装置的照相机模块中，可以与实施例2中所说明的方法相同地进行摄像元件和光学系统的定位。在这种情况下，希望在摄像元件中也要设置标记，但是在CCD等中原来就形成有像素的图案，因此可以将该像素图案作为标记来使用。在本实施例中，无需在摄像元件上特意地设置标记，将摄像元件的像素图案作为基准进行摄像元件和光学系统的定位。
图24是表示使用了图5中所示的本实施例的照相机模块的数码相机装置的框图。如图24所示，图5中所示的照相机模块60与DA转换器61连接，DA转换器61与数字信号处理机62连接。在数字信号处理机62上连接有显示器63、外部接口64、及内部存储器65。由于作为DA转换器61，使用了8bit的转换器，因此装置整体的动态范围变为256，如果使用实施例1的标记尺寸为200μm的透镜，则由标记所产成的图像的错乱在DA转换器61的分辨率之内，因此几乎不会给图像的S/N带来影响。
使用本实施例的数码相机装置而实际上进行了摄影的结果，可以得到无噪音或无歪斜的良好的图像。
此外，本实施例中，虽然在2个透镜上形成了作为光学性缺陷的标记，但是，由于各个标记在光轴上重叠，因此不会二次受到由形成标记引起的影响。
在本实施例中，虽然作为摄像元件使用了CCD元件，但是也可以相同地使用C-MOS图像传感器等。另外，本实施例的照相机模块可以适用于数码相机、数码摄像机、带相机携带电话、车载用照相机等中。
(实施例4)图6是表示将作为根据本发明的另一实施例的光学元件的透镜通过使用模具的树脂模型成形而制造的方法的剖面图。如图6所示，可以通过由模具4及模具5进行模型成形而制造透镜1。通过在模具4的内面的中心形成凹部4a，成形透镜1之时，可以在透镜1的中心形成由凸部构成的标记1a。
此外，在此，作为透镜1的材料，采用JSR社的ARTON树脂(商品名)。另外透镜直径为3mm，标记1a的直径为200μm，高度大约为50μm。
此外，除了上述ARTON树脂以外，还可以采用日本ゼオン公司的ZEONEX树脂、大阪气体化学社的OKP4(哪一个都是商品名)等的光学树脂材料。
本发明中的标记，也可以是如图7(a)所示的凸部、如图7(b)及(c)所示的凹部。另外，也可以是如图7(d)所示的环状的凸部，也可以是环状的凹部。另外，凹部及凸部的形状并不局限于此。另外，如上所述，也可以从着色部形成标记。
另外，标记的数目，如图8所示，也可以是1个，也可以是多个。图8(a)表示平面形状为矩形状的标记1a。在图8(b)中这样的矩形状的标记1a被形成在4个部位上。由此，在多个部位上形成的情况下，优选在光学元件的中心的周围形成，再优选以对于中心成为旋转对称的方式配置多个标记。如图8(c)所示，也可以形成平面形状为三角形的标记。若图8(c)所示那样各三角形的顶点配置在朝着光学元件的中心的方向上，则容易把握中心的位置。另外，图8(d)表示在实施例1等中所示的圆形形状的标记，图8(e)表示在图7(d)中所示的环状的凸部或环状的凹部的平面形状。此外，通过变更该标记的个数或大小、和排列，不仅是定位的信息，例如，也可以记录制造编号、制造时期、透镜方法等信息。
图20是用于说明对标记中的定位有效的区域的俯视图。图20(a)表示与图8(b)相同的标记，由此在光学元件的中心的周围设置多个标记的情况下，如在图20(a)中用剖面线表示那样被这些标记所包围的区域变成对定位有效的区域1b。从而，本发明的标记的有效尺寸为对这些定位有效的区域1b的最大直径。
图20(b)是在图8(c)中所示的标记，在这样的情况下，被这些标记所包围的区域也会变成对定位有效的区域1b，这些区域1b的最大直径变成标记的有效尺寸。
图20(c)是在图8(e)中所示的标记，在这样的情况下，被这些标记1a所包围的区域变成对定位有效的区域1b，从而，该区域1b的最大直径即直径变成标记的有效尺寸。
图20(d)是由正交的2条直线形成的标记，在这样的情况下，2条直线交叉的部分变成对定位有效的区域1b，该区域1b中的最大直径即圆形区域中的直径变成标记的有效尺寸。
此外，在称为“标记的面积”的情况下，意味着标记自身的面积。
(实施例5)图9是作为根据本发明的再另一实施例的透镜的剖面图。如图9所示，作为本发明的光学元件的透镜1也可以通过在基材2之上形成有机聚合物层3而构成。例如，也可以通过作为基材2采用玻璃球面透镜，在此基础之上形成有机聚合物层3，而作成复合型的非球面透镜1。
有机聚合物层3如图9所示，也可以通过利用模具4对涂敷在基材2上的有机聚合物进行压制成形而形成。通过在模具4的内面的中心形成有凹部4a，可以在有机聚合物层3的中心作为凸部形成标记3a。
在本实施例中，作为有机聚合物层3的材料，采用对烃氧基金属进行加水分解/聚合而生成的有机金属聚合物材料、和氨基甲酸脂丙烯酸酯系树脂的混合物。通过采用这些有机无机复合体材料，可以形成对耐热性或尺寸稳定性等良好的复合型光学元件。
(实施例6)图10～图14是用于说明在如图9中所示的实施例3那样的基材2上利用模具4形成有机聚合物层3的制造方法的一例的图。
本实施例是根据本发明的第2局面的制造方法的实施例，是一种测定基材及模具的直径，从各个直径的差，计算基材及模具的位置偏移，相应地使基材及模具的任一方移动该位置偏移量，在对准了基材及模具的水平方向的位置的状态下抵接模具而形成有机聚合物层的方法。
图10是表示在本实施例中所采用的制造装置的侧面图，图11是俯视图。如图10所示，在载物台25之上设有具有基准面22a的平面块22，在载物台26之上设有V槽块23。该V槽块23如后所述，可以与测微计27调换。在载物台25和载物台26之间设有透镜载物台24，在透镜载物台24之上设有模具21。模具21被设置成可在Z轴方向即垂直方向上移动的形式。
另外，平面块21被设置成可在x轴方向上移动的形式，V槽块23也被设置成可在x轴方向上移动的形式。
如图11所示，V槽块23的V槽23a的中心、和模具21的中心被设定为位于与X轴平行的同一线上的形式。
另外，透镜载物台24是玻璃制的，在其下方设有未图示的紫外线光源及用于遮断紫外线光光源的快门。紫外线光源是照射用于使有机聚合物层硬化的紫外线的光源。
首先，如图12(a)所示，使模具21向下方移动，该模具21与基准面22a对接的方式使平面块22向右方向移动。
接着，如图12(b)所示，将模具21向上方移动，在载物台26之上载入测微计27。接着，将测微计27的磁头延伸到与平面块22的基准面22a对接为止，测定基准面22a为止的距离。
接着，如图12(c)所示，使模具21向下方移动，将一方端作成与平面框22的基准面22a接触的状态。在这种状态下，将测微计27的磁头与模具21的另一方端对接，测定模具21的另一方端为止的距离，由此测定模具21的直径。
接着，如图13(d)所示，在透镜载物台24之上载入透镜1以使其一方端与平面块22的基准面22a对接。在该状态下延伸测微计27的磁头以使与另一方端接触，由此测定透镜1的直径。
接着，如图13(e)所示，相应地使平面块22向左方向移动模具直径和透镜直径的差的一半的量。
接着，如图13(f)所示，代替测微计27，而将V槽块23配置在载物台26之上，使V槽块23向左方向移动并将透镜1向左方向推出，将透镜1的一方端作成抵接到平面块22的基准面22a上的状态，由此进行透镜1的定位。即，如图14所示，通过将透镜1由V槽块23抵接到平面块22的基准面22a上，进行透镜1的定位。接着，在透镜1之上滴下规定量的有机聚合物层的硬化前的材料，滴下后使模具21向下方移动，成为图13(g)中所示的状态。
如图13(g)所示，在将模具21抵接到透镜1之上的状态下，打开透镜载物台24的下方的快门，从紫外线光源照射紫外线，通过紫外线照射使在透镜1和模具21之间塑成的有机聚合物层硬化。
如上所示，根据本发明的第2局面的制造方法，可容易地且高精度地进行透镜及模具的定位，可以在透镜之上形成聚合物层。由于对模具进行高精度的定位，因此也可以高精度地设置被设在透镜之上的标记的位置。
(实施例7)图15表示作为根据本发明的再另一实施例的光学元件的透镜的剖面图。如图15所示，透镜1是通过在由玻璃构成的基材2之上形成有机聚合物层3而构成的。在有机聚合物层3的、位于透镜1的中心的部分形成有标记3a。
在本实施例中，有机聚合物层3通过形成有注入孔4b的模具4而形成。即，向模具4的收容部4c装入有机聚合物层的材料，在基材1之上载入模具4的状态下，通过从注入孔4b推出该收容部4c内的材料，在基材2之上形成有机聚合物层3。作为本实施例的有机聚合物层3，可以使用与实施例3相同的有机聚合物层。从而，通过从下方照射紫外线而使其硬化。
在本实施例中，标记3a是由基于模具4的注入孔4b的变化而形成的。在本实施例中，优选注入孔4b的直径在50～200μm的范围内。从而，优选相同地，标记3a的直径也在50～200μm的范围内。
(实施例8)图16是用于说明根据本发明的第3局面的制造方法的、将图15中所示的模具4定位在基材2之上的方法的剖面图。
如图16(a)所示，在基材2之上配置模具4，将准直望远镜的光6通过模具4的注入孔4b照射在作为球面透镜的基材2的球面2a之上。注入孔4b从球面透镜2的中心脱离的情况下，由于照射准直望远镜的光6的球面2a的部分倾斜，因此反射光不会返回到注入孔4b中。如图16(b)所示，注入孔4b位于球面透镜2的中心的正上方的情况下，由于准直望远镜的光6所反射的球面2a的部分变成水平状态，因此反射光返回到注入孔4b中，可以将这些由检测器等进行检测。
从而，通过检测准直望远镜的光6的反射光，可以判断模具4的注入孔4b是否位于球面透镜2的中心的上方。注入孔4b位于球面透镜2的中心上的状态下，通过将模具4抵接到球面透镜2中而如图15所示那样形成有机聚合物层3，可以将标记3a形成在球面透镜2的中心位置上。
(实施例9)图17是表示作为本发明的再另一实施例的光学元件的衍射光学元件的俯视图。图18是沿着图17中所示的A-A线的剖面图。
如图17及图18所示，通过反复设置凸部7b及凹部7c而形成衍射光学元件。在本实施例中，在中心形成有作为凸部的标记7a。
本实施例的衍射光学元件是可以使用在光拾取器中的衍射光学元件，是设计成具有将光束分割为3等份的功能、将来自于光盘的返回光分到光电IC中的分光器的功能、为了检测焦距错误而赋予非点像差的功能的3个功能的形式的计算机生成全息元件。例如，可以由实施例2中所采用的JSR社制的ARTON树脂形成。
图19是用于说明利用图17及图18中所示的衍射光学元件组装全息单元的方法的剖面图。
如图19(a)所示，首先，在光电IC31之上的规定的位置上安装半导体激光器32。由此，通过使用通常的芯片焊接机，可以正确地定位并安装。由此将带有半导体激光器的光电IC由银糊浆粘接在引线框33之上。该定位可以将设在引线框33中的标记作为基准而进行。
在该状态下，将引线框33如图19(a)所示，设置在显微镜14的载物台之上。作为标记，利用半导体激光器32的发光点，并将该发光点由显微镜14的刻度14a正确地对准在中心上。
接着，在引线框33的上部，由真空筒夹保持侧面并载入衍射光学元件7，调整显微镜14的载物台的高度以使衍射光学元件的标记7a看得见。一直固定好引线框33及显微镜14的位置，而直接调整衍射光学元件7的水平方向的位置，利用显微镜14的刻度14a进行定位以使衍射光学元件7的标记7a正确地对准在中心上，在这种情况下，由粘接剂将衍射光学元件7固定在引线框33中。
如上所述，将本实施例的衍射光学元件与半导体激光器及光电IC组合，可以制造全息单元。
(实施例10)图21是表示作为本发明的一实施例的光学装置的放映机的模式剖面图。在图21中所示的放映机40中，采用了图4中所示的制造工序的实施例2的消色差系统的光学系统44。在本实施例的放映机40中，从照明用灯41照射的光通过照明用透镜42入射在显示有影像的液晶显示元件(LCD)43中，通过上述，通过光学系统44出射在屏幕中。
本实施例中所采用的光学系统44的透镜直径为50mm。另外，在透镜系统44中所采用的透镜1的标记1a及透镜15的标记15a的有效尺寸为200μm。在该放映机40中播放的影像为S/N比46dB左右(大约200倍)的S/NHS录像机的影像的情况下，这些标记的直径，在图像信号的动态范围为D的情况下，由于是透镜的有效光学面的面积的1/D以下即可，因此是6mm以下即可。但是，只要是由光学显微镜可识别的左右的大小即可，因此将有效尺寸作成200μm。
(实施例11)图22是表示作为本发明的光学装置的光纤通信用光发送接受模块的模式剖面图。在本实施例的光纤通信用光发光接收模块50中，在筒体59上设有发光元件51、受光元件52及波长选择滤光片55，在波长选择滤光片55和发光元件51之间设有透镜53，在波长选择滤光片55和受光元件52之间设有透镜54。在筒体59上连接有光纤56的端部。发光元件51及透镜53被安装在框架57上，该框架57被安装在筒体59上。另外，受光元件52及透镜54被安装在框架58上，该框架58被安装在筒体59上。
在透镜53的有效光学面的中心形成有标记53a，在透镜54的有效光学面的中心形成有标记53a，在波长选择滤光片55的有效光学面的中心形成有标记55a。
由于从发光元件51发光的光通过透镜53被照射在波长选择滤光片55上，波长选择滤光片55选择性地透过从发光元件51发光的光的波长，因此来自于发光元件51的光透过波长选择滤光片55，而入射在光纤56的端部。从而，通过从发光元件51发光，可以向光纤56发送光。
从光纤56的端部向光发送接受模块50出射的光被出射在波长选择滤光片55上，波长选择滤光片55不透过来自于光纤56的光的波长而使其反射，因此反射来自于光纤56的光。被波长选择滤光片55反射的光通过透镜54入射在受光元件52上。从而，可以由受光元件52接收来自于光纤56的光，可以接受从光纤56供给的光信号。
在本实施例的光发送接受模块50中所采用的透镜53及54的透镜直径为1mm，形成在这些透镜53及54上的标记53及54的有效尺寸为200μm。另外，形成在波长选择滤光片55上的标记55a的有效尺寸也是200μm。在本实施例的光发送接受模块50中，不会受到这些标记53a、54a、及55a的影响，可向光纤56发送光信号，可以接收来自于光纤56的光信号。
图23是表示制造图22中所示的实施例的光发送接收模块的工序的模式剖面图。
如图23(a)所示，首先，将安装在框架57上的发光元件51利用光学显微镜14配置在规定的位置上。此时，将形成在发光元件51上的电极图案作成记号，并与光学显微镜14的视野内的刻度14a对齐而配置在规定的位置上。
接着，如图23(b)所示，在框架57的上方安装透镜53。此时，将透镜53的标记53a作成记号，并对准与发光元件51的位置关系。发光元件51如上所述，将形成在元件上的电极图案的规定部位作成标记，并对准与透镜53的位置关系。
接着，如图23(c)所示，上述那样将安装了透镜53和发光元件51的框架57嵌入到筒体59的规定部位。在筒体59内以45°倾斜而设置有波长选择滤光片(带域透过滤光片)55。在筒体59内嵌入框体57之时，利用形成在波长选择滤光片55上的标记55a、形成在透镜53上的标记53a、和发光元件51的电极图案的规定部位，以使这些位于一条直线上的方式进行位置调整，同时将框架57嵌入到筒体59中，并用粘接剂固定。此外，也可以代替粘接剂，而利用激光焊点焊接灯方法来固定。
接着，如图23(d)所示，调整筒体59以使波长选择滤光片55可从筒体59的孔59a观察，在该状态下，对光纤56进行对位以使光纤56的顶端部看似为在波长选择滤光器55中反射，同时将光纤56的端部由粘接剂等固定在筒体59上。此时，使光传送到光纤56中，并使光在波长选择滤光片55上反射，用光学显微镜14观察这些，以形成在波长选择滤光片55上的标记55a和来自于光纤56的光重叠的方式定位。
接着，如图23(e)所示，将受光元件52及透镜54安装在筒体59上。受光元件52及透镜54，与参照图23(a)及(b)说明的发光元件51及透镜53相同地、在框架58上将受光元件52和透镜54定位并进行安装，将安装了受光元件52及透镜54的框架58插入在筒体59的孔59a中并进行安装。此时，如图23(e)所示，通过筒体59的孔59b，以使波长选择滤光片55的标记55a、透镜54的标记54a、和作为受光元件52的标记而使用的电极图案的规定部位位于一条直线上的方式将框架58由粘接剂等安装在筒体59上。
如上所述，将发光元件51、受光元件52、透镜53、透镜54、波长选择滤光片55、及光纤56的端部的各个位置对准在规定的位置上的状态下，可以组装光发送接受模块50。
权利要求
1.一种光学元件，其特征在于，在光学元件的有效光学面内的规定的位置，将光学性缺陷作为用于定位的标记所具备。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述缺陷，是用于定位的标记，并且是设置在光学元件的有效光学面内的规定位置上的凸部、凹部、着色部、折射率不同的部分、埋入在元件内的气泡，或是埋入在元件内的微粒。
3.根据权利要求2所述的光学元件，其特征在于，所述标记被设在光学元件的中心或中心的周围。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的光学元件，其特征在于，所述标记的有效尺寸为200μm以下。
5.根据权利要求2～4中任意一项所述的光学元件，其特征在于，光学元件的全部或一部分由有机聚合物形成，所述标记被形成在有机聚合物的部分。
6.根据权利要求5所述的光学元件，其特征在于，通过在由玻璃构成的基材的表面上设置有机聚合物层而构成。
7.根据权利要求2～6中任意一项所述的光学元件，其特征在于，光学元件是透镜。
8.一种光学元件的制造方法，是制造权利要求5或6中所述的光学元件的方法，其特征在于，由模具成形所述有机聚合物的部分，通过在该模具上设置标记形成部而成形所述有机聚合物的部分之时形成所述标记。
9.根据权利要求8所述的光学元件的制造方法，其特征在于，在所述模具上设有用于注入所述有机聚合物或所述有机聚合物的硬化前的液体的注入孔，通过由该注入孔注入所述有机聚合物或所述有机聚合物的硬化前的液体而成形之时形成的溢料成为所述标记，从而所述注入孔作为所述标记形成部发挥功能。
10.根据权利要求8或9所述的光学元件的制造方法，是制造权利要求6所述的光学元件的方法，其特征在于，包括测定所述基材及所述模具的直径的工序；从测定的各个直径的差，计算将所述基材及所述模具的侧部抵接到基准面之时的各个水平方向的位置偏离，相应地将所述基材及所述模具当中的任一方从基准面离开所述位置偏移量，从而对准各个水平方向的位置的工序；在对准了所述基材及所述模具的水平方向的位置的状态下，使所述基材或所述模具向垂直方向移动并在所述基材上抵接所述模具，从而成形所述有机聚合物的部分的工序。
11.根据权利要求9所述的光学元件的制造方法，是作为基材利用球面透镜制造权利要求6所述的光学元件的方法，其特征在于，具备在将球面朝上方并水平地保持的所述球面透镜之上，将具有所述注入孔的所述模具配置成使所述注入孔向下方垂直地延伸的工序；按照通过所述模具的所属注入孔，将准直望远镜的光照射在所述球面透镜之上，并在球面上反射的光再次返回到所述注入孔的方式，对准所述球面透镜及所述模具的水平方向的位置的工序；在对准了所述球面透镜及所述模具的水平方向的位置的状态下，使所述基材或所述模具向垂直方向移动并在所述基材上抵接所述模具而成形所述有机聚合物的部分的工序。
12.一种光学系统，其特征在于，至少包括权利要求1～7中任意一项所述的光学元件。
13.一种光学装置，具有权利要求1～7中任意一项所述的光学元件、和定位该光学元件而固定的部件，其特征在于，在所述部件上设有用于在与所述光学元件之间进行定位的标记或可作为标记来使用的图案。
14.一种光学装置的制造方法，是将权利要求1～7中任意一项所述的光学元件、和具有标记或可作为标记来使用的图案的其他部件进行组合而制造光学装置的方法，其特征在于，具备将所述光学元件及所述其他部件当中的任意一方配置成使其标记或图案位于显微镜的视野内的规定位置的工序；在固定好所述显微镜的水平方向的位置的状态下，将所述光学元件及所述其他部件中的另一方配置成其标记或图案位于所述显微镜的视野内的所述规定位置，由此进行所述光学元件和所述其他部件的水平方向的定位的工序。
15.一种光学装置，其特征在于，包括作为结像光学系统的权利要求12中所述的光学系统。
16.根据权利要求15中所述的光学装置，其特征在于，在除了所述光学系统的部分中进行处理的图像信号的动态范围为D的情况下，所述标记的面积为所述有效光学面的面积的1/D以下。
全文摘要
一种光学元件，其特征为，具有用于在光学元件的有效光学面内的规定的位置上定位光学性缺陷的标记，优选缺陷是用于定位的标记(1a)，且是设在光学元件(1)的有效光学面内的规定的位置上的凸部、凹部、着色部、折射率不同的部分、埋入元件内的气泡、或埋入在元件内的微粒，标记(1a)优选设在光学元件(1)的中心或中心的周围，标记(1a)的面积优选为透镜(1)的有效光学面的面积的0.4％以下。
文档编号B29D11/00GK1825141SQ200610009460
公开日2006年8月30日 申请日期2006年2月23日 优先权日2005年2月25日
发明者藏本庆一, 松本光晴, 平野均, 林伸彦 申请人:三洋电机株式会社