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公開番号2025176203
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-03
出願番号2025157545,2023580951
出願日2025-09-22,2023-08-04
発明の名称光学系装置
出願人SCIVAX株式会社
代理人個人
主分類G02B 3/00 20060101AFI20251126BHJP(光学)
要約【課題】光学素子と照射部の垂直方向や水平方向のアライメントがされた光学系装置を提供すること。
【解決手段】第1の屈折率を有する気体からなる第1媒質層1と第1の屈折率よりも高い第2の屈折率を有する第2樹脂からなる第2媒質層2との境界面に、光学的な機能を発揮する凹凸形状20を有し、凹凸形状20より第1媒質層1側に一定の距離を空けて形成されたアジャスト部7を有する光学素子と、光学素子の第1媒質層1側に配置され、光学素子に光を照射する光源80を有する照射部8と、を具備し、光学素子と照射部8が、アジャスト部を介して一定の距離を空けて積層されている光学系装置。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項１】
第１の屈折率を有する気体からなる第１媒質層と第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する第２樹脂からなる第２媒質層との境界面に、光学的な機能を発揮する凹凸形状を有し、前記凹凸形状より前記第１媒質層側に一定の距離を空けて形成されたアジャスト部を有する光学素子と、
前記光学素子の前記第１媒質層側に配置され、当該光学素子に光を照射する光源を有する照射部と、を具備し、
前記凹凸形状は、波長λの光を透過するレンズが周期的に配列された形状であり、
前記照射部は、波長λの光を前記レンズの複数に照射する光源を有するものであり、
ｍ、ｎを１以上の自然数とし、前記レンズの周期方向であるｙ方向に垂直な断面形状による焦点距離をｆ
１
、前記レンズの周期方向であると共にｙ方向とは異なるｘ方向に垂直な断面形状による焦点距離をｆ
２
、前記レンズのｘ方向のピッチの大きさをＰ
１
、ｙ方向のピッチの大きさをＰ
２
、前記レンズのｙ方向に垂直な断面形状による焦点位置にあり前記レンズの光軸と垂直な平面である第１焦点面と前記照射部との光路長をＬ
１
、前記レンズのｘ方向に垂直な断面形状による焦点位置にあり前記レンズの光軸と垂直で平面である第２焦点面と前記照射部との光路長をＬ
２
とすると、前記光学素子と前記照射部は、下記式１および式２
TIFF
2025176203000010.tif
17
88
TIFF
2025176203000011.tif
18
88
を満たすように前記アジャスト部を介して積層されていることを特徴とする光学系装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
第１の屈折率を有する気体からなる第１媒質層と第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する第２樹脂からなる第２媒質層との境界面に、光学的な機能を発揮する凹凸形状を有し、前記凹凸形状より前記第１媒質層側に一定の距離を空けて形成されたアジャスト部を有する光学素子と、
前記光学素子の前記第１媒質層側に配置され、当該光学素子に光を照射する光源を有する照射部と、を具備し、
前記光学素子は、入射した光を所定の拡散範囲に拡散可能であって、
前記拡散範囲は、所定の平面における単一の閉曲線の内部として規定され、
前記凹凸形状は、周期性を持たない複数の稜部と谷部を有し、
前記光を前記拡散範囲に拡散させる前記凹凸形状の表面の傾きの頻度分布は、傾きの増加と共に単調増加し、
前記凹凸形状は、スネルの法則によって入射光を前記拡散範囲外に出射させるような傾きを有する領域が当該凹凸形状の全領域の５％以下であり、
前記光学素子と前記照射部は、前記凹凸形状の光学的な機能を発揮させ、当該照射部から入射した光を前記拡散範囲に拡散させる一定の距離を空けるために前記アジャスト部を介して積層されていることを特徴とする光学系装置。
【請求項３】
前記光を前記拡散範囲に拡散させる前記凹凸形状の表面の傾き角θの頻度分布がcos
－ｎ
θ（１≦ｎ≦７）に比例することを特徴とする請求項２記載の光学系装置。
【請求項４】
前記凹凸形状は、前記光の波長をλ、前記第１の屈折率をｎ
１
、前記第２の屈折率をｎ
2
とすると、幅がλ／（ｎ２－ｎ１）の範囲において前記凹凸形状の傾きが１３５度以上変化する部分を有さないことを特徴とする請求項２記載の光学系装置。
【請求項５】
前記光学素子は、前記第２媒質層の前記境界面とは反対側の面に反射防止膜を具備することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の光学系装置。
【請求項６】
前記第２媒質層の前記境界面とは反対側の面は、モスアイとして機能する微細凹凸構造が形成されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の光学系装置。
【請求項７】
前記光学素子は、前記第２媒質層の前記境界面とは反対側の面に第３媒質層を具備することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の光学系装置。
【請求項８】
前記第３媒質層は、前記第１媒質層と同じ材料からなることを特徴とする請求項７記載の光学系装置。
【請求項９】
前記照射部は、樹脂からなり前記光源を被覆する光源被覆層を具備することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の光学系装置。
【請求項１０】
前記光学素子と前記照射部を内包するカバー部を具備することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の光学系装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、光学系装置および光学系装置の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
タイムオブフライト（ＴＯＦ）法を用いた３次元計測センサが携帯機器、車、ロボット等に採用されようとしている。これは、光源から対象物に照射された光が反射され戻って来るまでの時間から対象物の距離を計測するものである。光源からの光が対象物の所定の領域に均一に照射されていれば、照射されている各点における距離を測定でき対象物の立体構造が検知できることになる。
【０００３】
上記センサーシステムは光を照射する照射部と、照射部の光を所定の配光に制御する光学素子と、対象物の各点から反射してきた光を検知するカメラ部と、当該カメラ部が受光した信号から対象物の距離を算出する演算部からなる。照射部やカメラ部、演算部は既存のＶＣＳＥＬやＣＭＯＳイメージャ、ＣＰＵ等を使用できるため、上記システムの独自の部分は光学素子となる。
【０００４】
従来の光学素子は、マイクロレンズアレイが周期構造であるために、回折の影響で光強度のむらが生じるという問題があった。そこで、このむらを抑制するために、各レンズをランダムに配置する等の工夫が行われている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
一方、ＴＯＦには、遠距離測定のニーズがあり、照射光のインテンシティには、遠距離測定ができるだけの強さが必要となる。しかし、ランダムに配置したマイクロレンズアレイは照射光の均一性が高い分、インテンシティが低くなるため、遠距離測定には不向きである。
【０００６】
そこで、電力を節減し、なおかつ強い光の信号を処理できる方法としてドットパターンを照射する光学素子を用いて、この光のタイムオブフライトから３次元計測を行うことも検討されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特表２００６－５００６２１
国際公開第２０２３／２６９８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、従来の光学素子は、光学的な機能を発揮する部分については種々検討されているが、照射部やその他の構成部品と組み合わせた光学系装置を製造する際のパッケージング等については未だ十分に考慮されていない。
【０００９】
そこで本発明は、その他の構成部品とパッケージングし易い光学素子や当該光学素子を用いた光学系装置および光学系装置の製造方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の光学素子は、第１の屈折率を有する第１媒質層と第１の屈折率よりも高い第２の屈折率を有する第２媒質層との境界面に、光学的な機能を発揮する凹凸形状を有する光学素子であって、前記凹凸形状より第１媒質層側に前記凹凸形状と一定の距離を空けるためのアジャスト部が形成されていることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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