特開 2023-183326 光学素子及び光学モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183326

(43)【公開日】2023-12-27

(54)【発明の名称】光学素子及び光学モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/00 20060101AFI20231220BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20231220BHJP

   G02B 1/11 20150101ALI20231220BHJP

   G02B 3/02 20060101ALI20231220BHJP

   H01S 5/183 20060101ALI20231220BHJP

   H01S 5/02253 20210101ALI20231220BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20231220BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20231220BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20231220BHJP

【ＦＩ】

G02B3/00

G02B5/18

G02B1/11

G02B3/02

G02B3/00 A

H01S5/183

H01S5/02253

F21S2/00 330

F21V5/04 650

F21V5/04 250

F21Y115:30

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022096873

(22)【出願日】2022-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000002901

【氏名又は名称】株式会社ダイセル

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤川 武

(72)【発明者】

【氏名】安原 良

(72)【発明者】

【氏名】福井 貞之

【テーマコード（参考）】

2H249

2K009

5F173

【Ｆターム（参考）】

2H249AA03

2H249AA13

2H249AA55

2H249AA64

2K009AA02

5F173AC00

5F173MF39

5F173MF40

(57)【要約】

【課題】入射光を平行光化するコリメート機能と、平行光を拡散または集光する機能とを有する光学系の高効率化または構造の簡略化が可能な技術を提供する。
【解決手段】一方の面に、平行光を拡散しまたは特定のパターンを形成するように集光して出射光とする機能を有し、他方の面に、入射光を非球面レンズ形状により平行光とするコリメート機能を有する光学素子とする。これにより、より簡単な構造で、入射光を拡散しまたは特定のパターンを形成するように集光して出射光とする機能を実現することが可能となる。また、面光源を用いた場合でもより効率よく入射光を平行光にすることが可能である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の面に、平行光を拡散しまたは特定のパターンを形成するように集光して出射光とする機能を有し、
他方の面に、入射光を非球面レンズ形状により平行光とするコリメート機能を有する、光学素子。

【請求項2】

前記非球面レンズ形状におけるＳＡＧが１μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項3】

前記非球面レンズ形状におけるＳＡＧが１００μｍ以上４００ｍｍ以下である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項4】

前記他方の面における前記非球面レンズ形状の周囲には、該非球面レンズ形状を囲うように設けられた壁部を有し、
前記壁部の先端は、前記非球面レンズ形状の頂点より、０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲で突出するように形成されている、請求項１に記載の光学素子。

【請求項5】

前記入射光の強度に対する、前記出射光の強度の比率としての効率が６０％以上である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項6】

前記一方の面に形成されたマイクロレンズアレイまたは回折光学素子により、前記平行光を拡散しまたは特定のパターンを形成するように集光して出射光とする機能を有する、請求項１に記載の光学素子。

【請求項7】

前記一方の面に形成されたマイクロレンズアレイにより、前記平行光を拡散しまたは特定のパターンを形成するように集光して出射光とする機能を有する、請求項１に記載の光学素子。

【請求項8】

前記入射光は、所定の指向性を有する光である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項9】

前記非球面レンズ形状の表面に、ＡＲコート層が形成された、請求項１に記載の光学素子。

【請求項10】

耐熱温度が２６０℃以上である、請求項１に記載の光学素子。

【請求項11】

樹脂により一体的に形成された、請求項１に記載の光学素子。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の光学素子と、
前記入射光の光源と、
前記光学素子及び、前記光源を保持するホルダーと、を有する、光学モジュール。

【請求項13】

前記入射光の光源は、垂直共振器面発光レーザー光源である、請求項１２に記載の光学モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学素子及び、該光学素子を用いた光学モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、顔認証、空間認証等、物体の立体形状を認識する３Ｄセンシングの需要が拡大している。３Ｄセンシングの方式としては、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式、ストラクチャードライト方式などが採用されている。これらの方式においては、垂直共振器面発光レーザー（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）などのレーザー光源からの光を、光学素子を介して対象物に対して照射し、反射光を検知することで距離測定が行われる。

【0003】

これらの３Ｄセンシングに用いられる光学素子として、複数の光学要素を配置した回折光学素子（ＤＯＥ：ＤｉｆｆｒａｃｔｉｖｅＯｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）や、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ：ＭｉｃｒｏＬｅｎｓ Ａｒｒａｙ）が公知である。この回折
光学素子は、光源からの光を所定のパターンで集光する目的に用いられ、マイクロレンズアレイは、光源からの光を光学的に均一化する目的で用いられる場合が多い（以下、回折光学素子とマイクロレンズアレイを併せて、微小光学素子ともいう。）。

【0004】

そして、上述したようなＶＣＳＥＬのような指向性が強い光源を用いる場合、例えば、ドットパターンを照射するＤＯＥの場合、指向性の強い光が入るとパターンも指向性を持つ光になるため、パターンがぼやけた形になり、所望の光学特性が得られない場合があった。一方、均一光を照射するＭＬＡの場合、指向性の強い光が入ると、照射パターンがぼやけた形になり、カメラの誤認識が生じたりや効率が落ちる場合があった。

【0005】

これに対し、微小光学素子に入る入射光を平行光にするため、コリメーターレンズを併用する必要がある。しかしながら、従来においては、コリメーターレンズと微小光学素子を別部品としてホルダーに組み付けて、複数部品を含むレンズユニットとすることが行われていたため、製造コストの増加や歩留まりの低下の原因となっていた（例えば、特許文献１等参照。）。

【0006】

また、リフロー対応のコリメーターレンズを用いる場合には、ガラスハイブリッドレンズを使用するしかなく、回折フレネルレンズによるコリメーターレンズを使うしかなかった。また、回折フレネルレンズによるコリメーターレンズは、屈折レンズによるコリメーターレンズに比べて面光源に対する効率が低下してしまう不都合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１３／００３８８８１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本開示の技術は上記の事情に鑑みて発明されたもので、その目的は、入射光を平行光化するコリメート機能と、平行光を拡散または集光する機能とを有する光学系の高効率化または構造の簡略化が可能な技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決するための本開示は、一方の面に、平行光を拡散しまたは特定のパ
ターンを形成するように集光して出射光とする機能を有し、
他方の面に、入射光を非球面レンズ形状により平行光とするコリメート機能を有する、光学素子である。

【0010】

これによれば、光学素子における、入射光が入射される面にコリメート機能を一体的に有するために、より簡単な構造で、入射光を拡散しまたは特定のパターンを形成するように集光して出射光とする機能を実現することが可能となる。また、コリメート機能のために非球面レンズ形状を用いることにより、面光源を用いた場合でもより効率よく入射光を平行光にすることが可能である。

【0011】

また、本開示においては、前記非球面レンズ形状におけるＳＡＧが１μｍ以上５００μｍ以下としてもよい。あるいは、１００μｍ以上４００ｍｍ以下としてもよい。これによれば、ＡＲコートを施すことによる光学特性の変化を抑制することができ、より確実に効率を高めることが可能である。

【0012】

また、本開示においては、前記他方の面における前記非球面レンズ形状の周囲には、該非球面レンズ形状を囲うように設けられた壁部を有し、
前記壁部の先端は、前記非球面レンズ形状の頂点より、０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲で突出するように形成されてもよい。そうすれば、壁部によって非球面レンズ形状を保護することが可能で、光学素子のハンドリングを容易にすることが可能である。

【0013】

また、本開示においては、前記入射光の強度に対する、前記出射光の強度の比率としての効率が６０％以上としてもよい。これにより、より高強度の出射光を得ることが可能である。

【0014】

また、本開示においては、前記一方の面に形成されたマイクロレンズアレイまたは回折光学素子により、前記平行光を拡散しまたは特定のパターンを形成するように集光して出射光とする機能を有することとしてもよい。あるいは、前記一方の面に形成されたマイクロレンズアレイにより、前記平行光を拡散しまたは特定のパターンを形成するように集光して出射光とする機能を有することとしてもよい。これによれば、より省スペースまたは低コストで、平行光を拡散しまたは特定のパターンを形成するように集光して出射光とする機能を実現することが可能である。

【0015】

また、本開示においては、前記入射光は、所定の指向性を有する光としてもよい。これによれば、垂直共振器面発光レーザー等の、低消費電力、低コストの光源を利用し易くなる。

【0016】

また、本開示においては、前記非球面レンズ形状の表面に、ＡＲコート層が形成されるようにしてもよい。これによれば、より確実に、光学素子の効率を高めることが可能である。

【0017】

また、本開示においては、光学素子の耐熱温度が２６０℃以上としてもよい。これによれば、光学素子を実装した基板に、そのままリフロー炉を通過させることが可能となる。

【0018】

また、本開示においては、樹脂により一体的に形成されるようにしてもよい。これによれば、光学素子内部における界面を無くすことができ、より効率を高めることが可能である。また、光学素子内における剥離を防止でき、信頼性を高めることが可能である。また、厚みや形状の制約を減少させ、設計自由度を高めることが可能である。また、光学素子ウェハーを個別の光学素子に分割するダイシング時における負荷を低減することができる。また、リブ等の強度確保のための形状を付加し易くなる。

【0019】

また、本開示は、上記の光学素子と、前記入射光の光源と、前記光学素子及び、前記光源を保持するホルダーと、を有する、光学モジュールであってもよい。これによれば、拡散または特定のパターンを形成するように集光する光を出射するモジュールを、少ない部品点数及び、簡単な工数、低コストで製造することが可能である。

【0020】

また、上記の光学モジュールにおいては、前記入射光の光源は、垂直共振器面発光レーザー光源としてもよい。これによれば、光学モジュールを、より低消費電力、低コストとすることが可能となる。

【0021】

なお、本発明においては、可能な限り、上記の課題を解決するための手段を組み合わせて使用することができる。

【発明の効果】

【0022】

本開示によれば、入射光を平行光化するコリメート機能と、平行光を拡散または集光する機能とを有する光学系の高効率化または構造の簡略化を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、光源から発光された光に光学素子を通過させ、対象物の上に照射する系を示す概略図である。

【図2】図２は、従来の光学素子の断面図及び、その部分拡大図である。

【図3】図３は、本開示に係る光学素子の概略断面図である。

【図4】図４は、本開示に係る光学素子の第２の概略断面図である。

【図5】図５は、各光学素子についての仕様を示す図である。

【図6】図６は、樹脂による一体成型とした場合の、本開示に係る光学素子の形成方法について示す図である。

【図7】図７は、樹脂による一体成型とした場合の、本開示に係る光学素子の形成方法について示す第２の図である。

【図8】図８は、樹脂材料とガラス材料により形成する場合の、本開示に係る光学素子の形成方法について示す図である。

【図9】図９は、樹脂材料とガラス材料により形成する場合の、本開示に係る光学素子の形成方法について示す第２の図である。

【図10】図１０は、樹脂材料とガラス材料により形成する場合の、本開示に係る光学素子の形成方法について示す第３の図である。

【図11】図１１は、本開示の光学素子を用いた光学モジュールの概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に、図面を参照して本開示の実施形態に係る光学素子及び光学モジュールについて説明する。なお、実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本開示は、実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【0025】

図１には、光源２から発光された光に光学素子１を通過させ、対象物（または評価用スクリーン）３上に照射する系の概略図を示す。ここで、光源２は、例えば、ＶＣＳＥＬレーザー光源（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ：垂直共振器面発光レーザー）である。光源２は例えば、±５度、±１０度、±２０度程度の指向性を有するが、その指向性の程度に特に制限はない。そして、光学素子１は、基材１ａの光源２側の第１面に、光源２からの入射光を平行光に変換するコリメー
ト部１ｂを有し、光源２と反対側の第２面に、コリメート部１ｂを通過した平行光を拡散させ、または所定のパターンを形成するように集光させる特性を有する光学特性部１ｃを有する。この光学素子１を通過した光は、光軸に対して拡散されて対象物３上に均一の強度で照射され、あるいは対象物３上に所定のパターン（例えば、ドットパターン）を形成するように集光される。

【0026】

光学特性部１ｃとしては、例えば、回折光学素子やマイクロレンズアレイが例示できる。回折光学素子は、グレーティング・ホログラム等の光の回折現象を利用して光の進行方向を変えるものであり、基材１ａの第２面に形成される周期的な構造（回折溝）によって光を回折して任意の構造光に成形するものである。マイクロレンズアレイは、数十μｍ程度の大きさのマイクロレンズが複数配置された構造を有するものであり、入射光を拡散させ、均一化させる機能する。マイクロレンズアレイを構成する各マイクロレンズは同一形状であってもよく、あるいは異なる形状のマイクロレンズが配列したランダム構造であってもよい。

【0027】

図２には、従来の光学素子１０１の断面図及び、その部分拡大図を示す。図２に示す光学素子１０１は、入射光を平行光にするコリメート部として、フレネルＤＯＥ１０１ｂを有する。また、光学特性部としてＤＯＥ１０１ｃを有する。一点鎖線の楕円で囲んだ図は、ＤＯＥ１０１ｃの断面の拡大図である。ＤＯＥ１０１ｃは、平行光の回折光が対象物上に例えばドットパターンを形成するように形成された回折格子で構成される。

【0028】

図２に示す光学素子１０１では、コリメート部をしてフレネルＤＯＥ１０１ｂを採用していることから、相対的に反射面が増大し、コリメート部における反射率を低減することが困難となっていた。その結果、光学素子１０１の入射光と出射光の強度比である効率を高くすることが困難となっていた。また、コリメート部としてのフレネルＤＯＥ１０１ｂと、光学特性部としてのＤＯＥ１０１ｃに対して、コーティングを施すと回折特性が変化してしまうことからＡＲコートを実施することができず、この点においても効率を高くすることが困難であった。

【0029】

図３には、上記の従来技術の不都合を改善した、本実施形態に係る光学素子１１、２１の概略断面図を示す。図３（ａ）に示す光学素子１１は、コリメート部として、非球面レンズ１１ｂを採用している。光学特性部１１ｃとしては、図２の場合と同様ＤＯＥを採用している。これによれば、コリメート部として非球面レンズ１１ｂを採用しているので、コリメート部における表面反射を低減することができ、入射効率を高めることが可能である。また、図３（ｂ）に示す光学素子２１においては、レンズ光学系ではコーティングを施すことによる光学特性の変化が少ないため、非球面レンズ２１ｂに対してＡＲコート（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ：反射防止膜）２１ｄを実施している。これによりさらに入射効率を高めることが可能である。

【0030】

なお、光学素子１１、２１には、非球面レンズ１１ｂ、２１ｂの周囲を平面視で囲うように、壁部１１ｅ、２１ｅが設けられている。この壁部１１ｅ、２１ｅの先端によって、光学素子１１、２１の基準面１１ｆ、２１ｆが形成されており、光学素子１１、２１をこの基準面で載置したり、取り扱うことが可能となっている。この壁部１１ｅ、２１ｅによる基準面１１ｆ、２１ｆは、非球面レンズ１１ｂ、２１ｂの頂点に対して、０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲で高くなっているとよい。より好ましくは、０．０２ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の範囲で高くなっているとよい。このことで、より確実に、壁部１１ｅ、２１ｅによって非球面レンズ１１ｂ、２１ｂを保護することができ、取り扱い性を向上させることが可能となる。この点は、本開示における他の光学素子についても同様である。

【0031】

また、ＡＲコートは、金属酸化物被膜の単層または多層で構成されてもよい。金属酸化
物の材質としては、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２などが一般的に使用される。ＡＲコートが多層で構成される場合、各層の形成材料は同一であってもよいし、異なっていてもよい。ＡＲコートの成膜方法としては、例えば真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法等の乾式メッキ法（若しくは、ドライコーティング法）を採用してもよい。真空蒸着法においては、蒸着中にイオンビームを同時に照射するイオンビームアシスト法を用いてもよい。

【0032】

図４には、本実施形態に係る光学素子３１、４１についての概略断面図を示す。図４（ａ）に示す光学素子３１は、コリメート部として、非球面レンズ３１ｂを採用している。光学特性部としてＭＬＡ３１ｃを採用している。よって、コリメート部における表面反射を抑えることができ、入射効率を高めることが可能である。また、図４（ｂ）に示すように、光学素子４１においては、非球面レンズ４１ｂに対してＡＲコート４１ｄを実施しているとともに、ＭＬＡにコーディングを施すことによる光学特性の変化も少ないため、ＭＬＡ４１ｃにもＡＲコート４１ｄを実施している。これによりさらに効率を高めることが可能である。

【0033】

図５は、上述した各々の光学素子についての仕様を纏めた図である。光学素子１１においては、ＳＡＧ量（ここでは、非球面レンズの頂点とレンズ周辺面との光軸方向の距離）を０．２ｍｍとした場合に、６９％の効率を得た。光学素子４１においては、ＳＡＧ量を０．３ｍｍとした場合に、９８％の効率を得た。光学素子２１においては、ＳＡＧ量を０．３ｍｍとした場合に、７２％の効率を得た。なお、従来例としての光学素子１０１の場合は、ＳＡＧ量は０．００１ｍｍに相当し、効率は５４％であった。このことより、コリメート部として非球面レンズを採用し、ＳＡＧ量を適宜選択し、さらにＡＲコートを実施することで高効率を得られることが分かる。

【0034】

次に、図６～図７を用いて、樹脂による一体成型とした場合の、本実施形態に係る光学素子３１の形成方法について示す。なお、光学素子３１以外の光学素子についても同様の方法によって形成可能である。ここで、本実施形態においては、複数の光学素子を一体に形成した光学素子ウェハーを成型し、ダイシングを実施することで、成型後の光学素子ウェハーから個々の光学素子を切り出す方法を前提としている。また、光学素子の材料としては、特に光硬化性樹脂組成物を使用した場合について説明する。この場合には、先ず、図６（ａ）に示すように、コリメート部の形状３２ａが転写された下型３２に樹脂材料３４を充填する。そして、光学特性部の形状３３ａが転写された上型３３を上から降下し、図６（ｂ）に示すように、樹脂材料３４を押圧して成形する。

【0035】

そして、図７（ａ）に示すように、下型３２と上型３３に押圧された状態で、樹脂材料３４に光硬化のための光、例えば紫外線を照射して樹脂材料３４を硬化させる。図７（ｂ）に示すように、硬化した樹脂材料３４を下型３２、上型３３から取り出すことで、成形物としての光学素子ウェハー３５が完成する。そして、光学素子ウェハー３５に対してダイシングを実施することにより、個々の光学素子３１が完成する。なお、ここでは少なくとも上型３３は紫外領域の光に対して透過性を有する材質から形成されている。より具体的には、４００ｎｍの波長の光線透過率が９０％以上である材質を使用してもよく、石英やガラスからなる型を好適に使用することができる。

【0036】

このように、光学素子３１を樹脂の一体成型で形成することにより、素子の内部に界面を無くすことができ、効率がよい光学素子３１を形成することが可能である。また、単一材料による一体成型であるので、光学素子３１の一部が剥離する等の不都合がない。また、設計自由度が高く厚みや形状の制約が少ない。さらにダイシングの対象が樹脂のみであるので、加工装置への負荷が小さく加工時間を短縮することができる。また、リブのような複雑な形状を付与することが可能である。

【0037】

なお、上記において、光硬化性樹脂組成物の塗布方法としては、特に制限が無く、例えば、ディスペンサーやシリンジ等を使用する方法等が挙げられる。また、紫外線照射を行う時の光源としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、キセノン灯、メタルハライド灯等が例示される。照射時間は、光源の種類、光源と塗布面との距離、その他の条件により異なるが、長くとも数十秒であってもよい。照度は、５～２００ｍＷ程度であってもよい。紫外線照射後は、必要に応じて加熱（ポストキュア）を行って硬化の促進を図ってもよい。前記光硬化性樹脂組成物は、硬化性化合物としてカチオン硬化性化合物を含む組成物であってもよく、より具体的には、エポキシ樹脂を含む組成物であってもよい。

【0038】

なお、上記においては、光学素子の材料として光硬化性樹脂組成物を用いる例について説明したが、光学素子の材料はこれに限られない。例えば硬化性組成物として熱硬化性組成物を使用してもよい。この場合は、光を照射するのではなく、加熱処理を施すことによって硬化性組成物を硬化させることができる。

【0039】

次に、図８～図１０を用いて、光学素子３１を、樹脂材料とガラス材料の二材料により形成する場合の形成方法について示す。この場合においても、複数の光学素子を一体に形成した光学素子ウェハーを成型し、ダイシングを実施することで、成型後の光学素子ウェハーから個々の光学素子を切り出す方法を前提としている。また、光学素子の材料としては、特に光硬化性樹脂組成物を使用した場合について説明する。

【0040】

図８（ａ）に示すように、本実施形態においては、コリメート部の形状５２ａが転写された下型５２に樹脂材料５４を充填する。そして、ガラス基板５４ａにより樹脂材料５４を上から押圧する。この状態で図８（ｂ）に示すように、ガラス基板５４ａの上から、光硬化性樹脂組成物の硬化用の光、例えば紫外光を照射し、樹脂材料５４を硬化させるとともに、樹脂材料５４とガラス基板５４ａとを結合させる。

【0041】

そして、図９（ａ）に示すように、ガラス基板５４ａの上に樹脂材料５４ｂを供給し、光学特性部の形状５３ａが転写された上型５３を上から降下し、図９（ｂ）に示すように、樹脂材料５４、ガラス基板５４ａ、樹脂材料５４ｂを押圧する。

【0042】

そして、図１０（ａ）に示すように、下型５２と上型５３に押圧された状態で、樹脂材料５４ｂに光硬化のための光、例えば紫外線を照射して樹脂材料５４ｂを硬化させるとともにガラス基板５４ａと結合する。そして、図１０（ｂ）に示すように、樹脂材料５４、５４ｂとガラス基板５４ａによる成形物を下型５２、上型５３から取り出すことで、光学素子ウェハー５５が完成する。そして、光学素子ウェハー５５に対してダイシングを実施することにより、個々の光学素子３１が完成する。

【0043】

このように、本実施形態において光学素子３１を樹脂材料５４、５４ｂとガラス基板５４ａのハイブリッド成形によって形成することが可能である。しかしながら、その場合には、樹脂材料５４または５４ｂとガラス基板５４ａの間に気泡が発生する等のリスクがある。また、樹脂材料５４または５４ｂとガラス基板５４ａとが剥離するリスクがある。また、樹脂材料５４または５４ｂとガラス基板５４ａの界面の反射により効率が低下するリスクがある。

【0044】

さらに、ガラス基板５４ａの形状がむき出しになるためハンドリングが困難となる可能性がある。また、光学素子５１全体の厚みをガラス基板５４ａの厚み以下にはできない。ダイシング用テープに貼付できない。ガラス基板５４ａのダイシングについては、高品質化が困難で、加工時間も長くなるというリスクがある。

【0045】

なお、本実施形態においては、回折光学素子についても、樹脂成型によって形成する例について説明したが、回折光学素子については、電子線リソグラフィー等により、樹脂材料に所望の光学パターンを形成する方法を採用することも可能である。

【0046】

次に、図１１を用いて、本実施形態において説明した光学素子と同等の光学素子６１と、光源６２と、光源制御部（不図示）とを組み合わせて、光学モジュール６０を構成する例について説明する。図１１において、光学モジュール６０は、光源６２が設置された基底部６３ａと、光源６２の周囲を囲う側壁部６３ｂを有する筐体６３を備える。光学素子６１は、側壁部６３ｂの内側に設けられた段差部６３ｃにリブ部が載置され、接着剤６６で接着されることで、側壁部６３ｂに固定されている。

【0047】

光源６２としては、上述した垂直共振器面発光レーザー光源（ＶＣＳＥＬレーザー光源（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ）が用いられる。また、基底部６１ａには図示しない、光源制御部も載置されていてもよい。

【0048】

このように、本実施形態に係る光学素子と、光源とを一つの筐体内に格納して光学モジュールとすることで、光学モジュールの構成を簡略化し、低コスト化することが可能である。この光学モジュール６０は、単体で照明用に使用されてもよいし、ＴＯＦ方式やストラクチャーライト方式の距離測定装置等の計測装置や、他の装置に組み込まれて使用されてもよい。

【0049】

また、本実施形態において説明した光学素子と同等の機能を有する光学素子を、画像撮影用、セキュリティ機器における顔認証用、車両やロボットにおける空間認証用の光学系として使用しても構わない。

【0050】

＜導電性物質の配線について＞
なお、本実施形態に係る光学素子の表面または内部には、導電性物質を含む配線を施し、当該配線の通電状態をモニターすることにより、コリメート部または光学特性部の損傷を検出できるようにしてもよい。そうすることで、コリメート部または光学特性部のクラック、剥離などの損傷を簡便に検出することができるので、光学素子の損傷に起因する照明装置や距離測定装置の不具合、誤作動による被害を未然に防止することができる。例えば、コリメート部または光学特性部におけるクラックの発生を、導電性物質の断線により検出し、光源の発光を禁止することで、当該クラックを介して光源からの０次光が直接光学素子を透過し、外部に照射されることを回避できる。

【0051】

上記の導電性物質の配線は、コリメート部または光学特性部の上または周囲に施しても良い。導電性物質としては、導電性を有するものである限り特に限定されず、例えば、金属、金属酸化物、導電性ポリマー、導電性炭素系物質などを使用することができる。

【0052】

より具体的には、金属としては、金、銀、銅、クロム、ニッケル、パラジウム、アルミニウム、鉄、白金、モリブデン、タングステン、亜鉛、鉛、コバルト、チタン、ジルコニウム、インジウム、ロジウム、ルテニウム、及びこれらの合金等が挙げられる。金属酸化物としては、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化銅、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化スズ、又は、これらの複合酸化物、例えば、酸化インジウムと酸化スズとの複合酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズと酸化リンとの複合酸化物子（ＰＴＯ）等が挙げられる。導電性ポリマーとしては、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等が挙げられる。導電性炭素系物質としては、カーボンブラック、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ、熱
分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト等が挙げられる。これら導電性物質は、単独または２種以上組み合わせて使用することができる。

【0053】

導電性物質としては、導電性に優れ、配線を形成しやすい、金属又は金属酸化物が好ましく、金属がより好ましく、金、銀、銅、インジウム等が好ましく、１００℃程度の温度で相互に融着し、樹脂製の光学素子上でも導電性に優れた配線を形成することができる点で銀が好ましい。また、導電性物質による配線のパターン形状については特に限定されない。光学素子の周囲を囲うパターンでも良いし、よりクラック等の検出性を高めるためにパターンを複雑な形状としてもよい。さらに、透過性の導電性物質によって光学素子の少なくとも一部を覆うパターンでも良い。

【符号の説明】

【0054】

１、１１、２１、３１、４１、６１、１０１・・・光学素子
１ａ・・・基材
１ｂ・・・コリメート部
１ｃ・・・光学特性部
２、６２・・・光源
３・・・対象物
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ・・・非球面レンズ
１１ｃ、２１ｃ・・・回折光学素子（ＤＯＥ）
２１ｄ、４１ｄ・・・ＡＲコート
３１ｃ、４１ｃ・・・マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）
６０・・・光学モジュール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】