偏向光学素子及びその製造方法並びに光学装置
【課題】光学装置を構成する部品の位置決めを容易にするとともに、光学装置のサイズを小型化することが可能な、偏向光学素子及びその製造方法並びに光学装置を提供すること。
【解決手段】平坦な底面２２と、底面２２に鋭角２４で交差する傾斜面２６と、傾斜面２６に配置された、点光源１８から出射する光線束１９の拡がり角及び光線束１９の伝播方向を偏向する反射手段３０とを備えることを特徴とする偏向光学素子。
【解決手段】平坦な底面２２と、底面２２に鋭角２４で交差する傾斜面２６と、傾斜面２６に配置された、点光源１８から出射する光線束１９の拡がり角及び光線束１９の伝播方向を偏向する反射手段３０とを備えることを特徴とする偏向光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光線束の拡がり角と伝播方向とを偏向することが可能な、偏向光学素子及びその製造方法並びに光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信の分野では、電気信号を光信号に変換した上で光ファイバに結合するための結合回路と呼ばれる光学装置が一般的に用いられる。この種の光学装置として、光源としての半導体レーザと、半導体レーザから出射される光の伝播方向を９０°変換するミラーと、このミラーから出射される光をコリメートするレンズとを備えたものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Holger Karstensen et al. "Module Packaging for High-Speed Serial and Parallel Transmission" Electronic Components and Technology Conference 2000,IEEE,Catalog No.:00CH37070, ISSN:0569-5503, Fig.3
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１２に示すように、この従来技術の光学装置２００は、基板２０２と、基板２０２上にマウント２０４を介して取り付けられた光源としての半導体レーザ２０６と、半導体レーザ２０６から出射される光の伝播方向を９０°変えるミラー２０８と、このミラー２０８から出射される光をコリメートするレンズ２１０とを備えている。
【０００４】
この光学装置２００は、
（１）半導体レーザ２０６、ミラー２０８及びレンズ２１０の３部品を高精度に位置決めして配置しなければ所定の結合効率が得られないこと、
（２）光学装置２００をミラー２０８とレンズ２１０のサイズを加えた寸法以下に小型化できないこと、
という問題点を有していた。
【０００５】
この発明の目的は、これらの問題点に鑑みなされたものであり、光学装置を構成する部品の位置決めを容易にするとともに、光学装置のサイズを小型化することが可能な、偏向光学素子及びその製造方法並びに光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の課題を解決するために、この発明の偏向光学素子の特徴は、平坦な底面と、底面に鋭角で交差する傾斜面と、反射手段とを備えていて、この反射手段が前述の傾斜面に配置されていて、点光源から出射する光線束の拡がり角と伝播方向とを偏向する点にある。
【０００７】
尚、「偏向」とは、光線束の、伝播方向及び拡がり角を同時に変えることをいう。そして、光線束の、伝播方向又は拡がり角を単独で変更する場合には単に「変える」という。
【０００８】
また、光線束の拡がり角とは、光線束の半径をｗ、光線束の伝播方向をｚとしたときｄｗ／ｄｚで定義される角をいう。
【０００９】
この偏向光学素子は、点光源から出射する光線束の拡がり角と伝播方向とを偏向することができる。つまり、この偏向光学素子は、従来技術における、レンズとミラーの機能を兼ね備えている。
【００１０】
また、この偏向光学素子を用いることにより、光学装置において位置決めすべき部品数を、従来の３部品（光源、レンズ及びミラー）から２部品（光源及び偏向光学素子）へと削減することができる。
【００１１】
さらに、この偏向光学素子の平坦な底面は、偏向光学素子が配置される平面上における偏向光学素子の滑らかな移動を可能とする。
【００１２】
この発明の第１の光学装置は、平坦な主表面を有する支持体と、主表面にマウントを介して取り付けられた点光源と、この発明の偏向光学素子とを備えている。そして偏向光学素子は、偏向光学素子の底面と支持体の主表面とが平行となるように、主表面に固定されている。
【００１３】
第１の光学装置は、平坦な底面を有するこの発明の偏向光学素子が支持体の平坦な主表面上に配置されているので、偏向光学素子を主表面上で滑らかに移動することができる。
【００１４】
この発明の第２の光学装置は、平坦な主表面を有するＳｉ基板と、主表面にマウントを介して取り付けられた点光源と、Ｓｉ基板とは別体の偏向光学素子とを備えている。ここで、偏向光学素子は、点光源から出射される主表面に対して平行な伝播方向を有する光線束の拡がり角を０°に変えかつ光線束の伝播方向を９０°変える反射手段を備えている。また、偏向光学素子は、Ｓｉ基板の主表面に設けられている溝であって、偏向光学素子を主表面との傾斜角を鋭角に保持する斜面を有する溝に固定されている。
【００１５】
この発明の第１の偏向光学素子の製造方法は、この発明の光学ガラス製又は光学樹脂製の偏向光学素子を製造するに当たり、底面、及び非球面凹面鏡に対応する湾曲した凹面を備えた傾斜面を射出成形により一体に形成することを特徴とする。
【００１６】
この発明の第２の偏向光学素子の製造方法は、Ｓｉ基板の主表面に反射型回折光学素子を備えた偏向光学素子を製造するに当たり、反射型回折光学素子をＳｉ基板の主表面にリソグラフィー技術及びエッチング技術を利用して形成する。そして、Ｓｉ基板を主表面に対して鋭角で切断することにより、底面とする切断面を形成することを特徴とする
【発明の効果】
【００１７】
この発明の偏向光学素子を結合回路としての光学装置に用いることにより、光学装置を構成する部品数を従来よりも削減することができる。これにより光学装置のサイズを小型化することができる。またこれにより光学装置を構成する部品（点光源及び偏向光学素子）の位置決めを容易に行うことができる。
【００１８】
また、この発明の第１の光学装置は、この発明の偏向光学素子を備えているので、光学装置を構成する部品数を従来よりも少なくすることができる。これにより、部品の位置決めを容易に行うことができるとともに、光学装置を小型化できる。
【００１９】
また、この発明の第２の光学装置は、従来のレンズとミラーとの機能を兼ね備えた偏向光学素子を備えているので、光学装置を構成する部品数を従来よりも少なくすることができる。これにより、光学装置を小型化できる。また、Ｓｉ基板の主表面に予め位置決めした溝を設けこの溝に偏向光学素子を固定するので、偏向光学素子の位置決めがより容易になる。
【００２０】
また、この発明の第１の偏向光学素子の製造方法は、射出形成を用いているので、偏向光学素子を安価に大量に製造することができる。
【００２１】
さらに、この発明の第２の偏向光学素子の製造方法は、Ｓｉ基板を主表面に対して鋭角の角度で切断するので、特別な加工を施すことなく、切断面をそのまま偏向光学素子の底面とすることができる。また、ＵＬＳＩ製造プロセスでよく知られたリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて反射型回折光学素子を形成するので、反射型回折格子の寸法精度をサブミクロンオーダーとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１〜１１を参照して、この発明の実施の形態について説明する。尚、各図は、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係について、この発明が理解できる程度に概略的に示している。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例に過ぎない。従って、この発明は、以下の実施の形態に何ら限定されない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１〜４を参照して、実施の形態１の光学装置の一好適例につき説明する。図１は、この発明の偏向光学素子を備えた光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。図２は、偏向光学素子の断面切り口を示す図である。図３は、偏向光学素子の製造方法を説明するための、金型を示す図である。図４は、偏向光学素子の変形例の断面切り口を示す図である。尚、図１中の矢印ａは、入射する光線束の伝播方向を示し、及び矢印ｂは、反射した光線束の伝播方向を示す。
【００２４】
図１及び図２に示すように、光学装置１０は、平坦な主表面１２を有する支持体１４と、主表面１２にマウント１６を介して取り付けられた点光源１８と、この発明の偏向光学素子２０とを備えている。偏向光学素子２０は、偏向光学素子２０の底面２２と支持体１４の主表面１２とが平行となるように、主表面１２に固定されている。
【００２５】
続いて、光学装置１０を構成する部品についての説明を行う。
【００２６】
支持体１４は、好ましくはＳｉ基板を用いるのがよい。
【００２７】
点光源１８は、好ましくはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ結晶を用いた端面発光型半導体レーザ素子の光の出射点とするのがよい。この端面発光型半導体レーザ素子は、例えば、縦横の長さが２５０μｍ程度であり、及び厚さが１００μｍ程度である。また、点光源１８は、偏向光学素子２０の焦点位置に配置されている。点光源１８と偏向光学素子２０との間の距離は例えば１ｍｍ程度である。
【００２８】
マウント１６は、点光源１８で発生する熱を効率よく伝導することができるように、好ましくは熱伝導率の高い銅で形成されているのがよい。また、点光源１８から出射される光線束１９を効率よく偏向光学素子２０に入射させるために、マウント１６は、点光源１８を主表面１２の上方、すなわち、偏向光学素子２０の焦点位置に保持している。さらに、点光源１８から出射される光線束１９の伝播方向が主表面１２と平行になるように、マウント１６は点光源１８を支持している。尚、ここで、光線束１９とは、点光源１８と偏向光学素子２０との間を伝播する光線束のことを指すものとする。
【００２９】
偏向光学素子２０は、平坦な底面２２と、底面２２に鋭角２４で交差する傾斜面２６と、底面２２及び傾斜面２６を接続する端面２８と、底面２２、傾斜面２６及び端面２８で囲まれた三角形の左右側面２９ｌ，２９ｒ（図には、直接的に示されていない。）とを備えた三角形柱状の部品である。偏向光学素子２０は、底面２２と主表面１２とが接するように支持体１４に固定されている。傾斜面２６には、点光源１８から出射する光線束１９の拡がり角と伝播方向とを偏向する反射手段としての非球面凹面鏡３０が作り込まれている。
【００３０】
偏向光学素子２０は、好ましくは光学ガラス製とするのがよい。また、偏向光学素子２０のサイズは設計に応じた適切なサイズとし得るが、縦、横及び高さがそれぞれ１ｍｍ程度のサイズとするのが好ましい。
【００３１】
鋭角２４は、好ましくは４５°とするのがよく、端面２８と底面２２とのなす角度は設計に応じて適切に決めればよく、通常は、９０°とするのがよい。端面２８と底面２２とのなす角度を９０°とする場合には、偏向光学素子２０は、直角プリズムの直角に交わる稜に対向する斜面に非球面凹面鏡３０が形成された形状を有する。
【００３２】
非球面凹面鏡３０は、その表面に反射膜（図示を省略）を有していて、反射膜を、好ましくはＳｉＮとＳｉＯ2膜とを交互に積層した誘電体多層膜で形成するのがよい。
【００３３】
偏向光学素子２０に設けられた非球面凹面鏡３０は、点光源１８から出射される光線束１９の拡がり角を０°に変えかつ光線束１９を、その伝播方向を９０°変えて、反射する。換言すれば、非球面凹面鏡３０は、主表面１２に対して平行に伝播する光線束１９の伝播方向を主表面１２に垂直な方向に変換し、かつ、光線束１９をコリメートした上で出射する。
【００３４】
非球面凹面鏡３０の湾曲した凹面３０ａは、点光源１８から出射される光線束１９の拡がり角を０°に変えかつ光線束１９の伝播方向を９０°変えるような曲率を有している。この曲率は、所定の条件を与えることで計算により求めることができる。ここで所定の条件とは、点光源１８から入射した光線が非球面凹面鏡３０の全ての点において反射の法則を満足しつつ主表面１２に対して垂直に反射する条件のことを言う。
【００３５】
続いて、図３を参照して、偏向光学素子２０の製造方法について説明する。図３は、偏向光学素子２０を製造する金型３２の断面図である。
【００３６】
偏向光学素子２０は、金型３２を用いた射出成形により形成される。金型３２は、上部型３２ａ及び下部型３２ｂを備えている。上部型３２ａには底面２２に対応する面２２'と、底面２２に直交する端面２８に対応する面２８'とが形成されている。下部型３２ｂには、傾斜面２６に対応する面２６'と、傾斜面２６に設けられる非球面凹面鏡３０に対応する湾曲した凸面３０'とが形成されている。そして、射出成形により得られた三角形柱状の部品の非球面凹面鏡３０に対応する湾曲した凹面３０ａに、公知の方法により誘電体多層膜等で代表される、反射層を形成することにより偏向光学素子２０が得られる。
【００３７】
続いて、実施の形態１の光学装置１０の作用効果を説明する。図１２を参照して説明した従来の光学装置２００は、ミラー２０８とレンズ２１０とを個別に設けている。ところが、実施の形態１の光学装置１０はミラーとレンズの双方の機能を兼ねた偏向光学素子２０を備えている。よって、偏向光学素子２０のみで、点光源１８から出射する光線束１９の拡がり角を０°に変えかつ光線束１９の伝播方向を９０°変えることができる。つまり、光学装置１０を構成する部品数を従来よりも削減することができる。これにより光学装置１０において位置決めすべき部品数を従来よりも削減することができる。またこれにより光学装置１０のサイズを従来よりも小型化することができる。
【００３８】
また、支持体１４の平坦な主表面１２と偏向光学素子２０の平坦な底面２２とが接しているので、偏向光学素子２０は主表面１２上を滑らかに移動することができる。これにより偏向光学素子２０の位置決め作業を円滑に行うことができる。
【００３９】
また、偏向光学素子２０を、光学ガラスの射出成形により形成する場合には、偏向光学素子２０を安価に大量に製造することができる。
【００４０】
また、偏向光学素子２０を、直角プリズム状の形状とする場合には、金型３２を、鋭角２４が４５°以外の場合よりも、簡易に、製作することができる。
【００４１】
尚、支持体１４は、Ｓｉ基板に限られず、水平な平坦面でかつこの面に光学部品を搭載したときの水準の基準面となる表面を有する部品であれば、公知の種々の材料を用いて形成してもよい。
【００４２】
また、点光源１８は、光学的に点状の光源とみなし得る手段でよく、例えば、面発光型半導体レーザ素子でもよい。
【００４３】
また、端面発光型半導体レーザ素子としてＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ結晶を用いた例を挙げたが、ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ結晶を用いて形成した半導体レーザ素子としてもよい。
【００４４】
また、マウント１６は、点光源１８で発生する熱を効率よく伝導することができる材料であれば、銅に限られず、例えばダイアモンド等で形成したものでもよい。
【００４５】
また、偏向光学素子２０は、既に説明した通り、平坦な底面２２と、底面２２に鋭角２４で交差する傾斜面２６とを備えていれば、その形状は直角プリズム状に限られない。例えば、図４（Ａ）に示したように、台形状の断面を持つ部品３４の端面である傾斜面２６に非球面凹面鏡３０が設けられていてもよい。また、図４（Ｂ）に示すように、板状部品３６の端面である傾斜面２６に非球面凹面鏡３０が設けられていてもよい。
【００４６】
また、底面２２と主表面１２とは接している必要はなく、底面２２と主表面１２とを平行に配置できれば、両者の間にスペーサ等を介装してもよい。
【００４７】
また、鋭角２４の角度は、傾斜面２６に形成された非球面凹面鏡３０が点光源１８からの光線束１９を受光して、支持体１４の主表面１２に対して垂直な方向へと向けることができる角度であって、非球面凹面鏡３０から出射される光線束の強度が実用上許容できる範囲であれば、４５°に限られない。ただしこの場合、非球面凹面鏡３０の凹面３０ａの曲率は、鋭角２４の大きさに合わせて改めて設計する必要がある。鋭角２４としては、例えばＳｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面のなす角度（約５４．７°）であってもよい。
【００４８】
また、非球面凹面鏡３０の凹面３０ａの表面に形成された反射膜は、屈折率の高い誘電体と屈折率の低い誘電体とを交互に積層したものであれば、ＳｉＮ／ＳｉＯ2多層膜に限られず、公知の種々の材料を用いてもよい。
【００４９】
また、非球面凹面鏡３０の凹面３０ａの表面に形成された反射膜は、誘電体多層膜に限られず、金属膜を用いてもよい。この場合の金属膜としては、例えば、表面側に保護膜としてＭｇＦ2膜が形成されたＡｌ膜や、接着性を向上するためのＣｒ膜を下地（光学ガラスや光学樹脂）との間に介在させたＡｕ膜等を用いてもよい。
【００５０】
また、偏向光学素子２０を形成するための材料は、非球面凹面鏡３０を形成できる材質であれば、光学ガラスに限られず、ポリメチルメタクリレートやポリスチレン等の光学樹脂を用いてもよい。
【００５１】
（実施の形態２）
図５を参照して、実施の形態２の光学装置の一好適例につき説明する。図５は、この発明の偏向光学素子を備えた光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【００５２】
実施の形態２の光学装置３８は、支持体１４の主表面１２に設けた凹部４０に偏向光学素子２０を位置決めして配置した以外は、実施の形態１の光学装置１０と同様の構成を有している。よって、実施の形態２においては、実施の形態１との相違点を主に説明する。
【００５３】
図５に示すように、光学装置３８は、支持体１４であるＳｉ基板の主表面１２に凹部４０を設けている。凹部４０は、主表面１２において、偏向光学素子２０の配置位置に対応した位置に形成されている。この凹部４０は、底面４０ａと前壁４０ｂと左右壁４０ｌ，４０ｒとを備えている。底面４０ａは平坦かつ主表面１２と平行に形成されている。前壁４０ｂは、底面４０ａの点光源１８側の端部に設けられた壁面である。前壁４０ｂは、偏向光学素子２０の前後方向（図面左右方向）の位置決めに用いられる。左右壁４０ｌ，４０ｒは、前壁４０ｂの左右端部から点光源１８に向かう方向とは反対方向に延びる壁面である。右壁４０ｒは、偏向光学素子２０の水平方向（図面垂直方向）の位置決めに用いられる。左右壁４０ｌ，４０ｒ間の間隔は、偏向光学素子２０の左右側面２９ｌ，２９ｒ間の幅よりも大きい値とされている。
【００５４】
そして、凹部４０内に偏向光学素子２０が位置決めして配置されている。つまり、偏向光学素子２０の右側面２９ｒを凹部４０の右壁４０ｒに接するように配置し、かつ、偏向光学素子２０の底面２２と傾斜面２６とがなす稜を前壁４０ｂに突き付けて配置することで、偏向光学素子２０が位置決めされている。ここで、「位置決め」とは、非球面凹面鏡３０の焦点を点光源１８の位置に一致させるように、偏向光学素子２０を配置することをいう。
【００５５】
凹部４０は、好ましくはＵＬＳＩ製造プロセスで採用されるリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて形成されている。
【００５６】
続いて、実施の形態２の光学装置３８の作用効果を説明する。
【００５７】
実施の形態２の光学装置３８は、実施の形態１の光学装置１０と同様の作用効果を奏するとともに、凹部４０を設けたことにより、より簡易に偏向光学素子２０の位置決めを行うことができる。
【００５８】
また、凹部４０を、リソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて形成すれば、凹部４０、特に偏向光学素子２０の位置決めに重要な役割を果たす前壁４０ｂ及び右壁４０ｒをサブミクロンオーダーの位置精度の凹部とすることができる。これにより、偏向光学素子２０の位置決め精度を高めることができる。よって、偏向光学素子２０に設けられた非球面凹面鏡３０は、光線束１９の伝播方向の変換角度をより正確に９０°に近づけることができる。さらに、非球面凹面鏡３０から出射される光線束をより平行光線に近づけることができる。
【００５９】
尚、光学装置３８を構成する部品は、実用上の機能を損なわない範囲で、実施の形態１で説明した部品により置換することが可能である。
【００６０】
また、この実施の形態の凹部４０は、右壁４０ｒを偏向光学素子２０の位置決めに用いる構造であるが、左壁４０ｌを偏向光学素子２０の位置決めに用いる構造としてもよい。
【００６１】
また、凹部４０は、前壁４０ｂ及び右壁４０ｒ（又は左壁４０ｌ）により偏向光学素子２０の位置決めを行う構造を有しているが、凹部４０の形状や底面４０ａの面積に特に制限はない。
【００６２】
（実施の形態３）
図６〜８を参照して実施の形態３の光学装置の一好適例につき説明する。図６は、この発明の偏向光学素子を備えた光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。図７は、偏向光学素子の格子溝パターンを模式的に示す図である。図８は、偏向光学素子の製造方法を説明するための図である。
【００６３】
実施の形態３の光学装置４２は、反射手段として非球面凹面鏡３０の代わりに反射型回折光学素子４６を用いた以外は実施の形態１の光学装置１０と同様の構成を有している。よって、実施の形態３においては、実施の形態１との相違点を主に説明する。
【００６４】
図６に示すように、偏向光学素子２０は、平坦な底面２２と、底面２２に鋭角２４で交差する傾斜面２６と、底面２２及び傾斜面２６を接続する端面２８と、底面２２、傾斜面２６及び端面２８で囲まれた三角形の左右側面２９ｌ，２９ｒ（図には、直接的に示されていない。）とを備えた三角形柱状の部品である。偏向光学素子２０は、底面２２と主表面１２とが接するように支持体１４に固定されている。傾斜面２６には、点光源１８から出射する光線束１９の拡がり角と伝播方向とを偏向する反射手段としての反射型回折光学素子４６が備えられている。
【００６５】
偏向光学素子２０は、好ましくはＳｉ基板を用いて形成するのがよい。
【００６６】
鋭角２４は、好ましくは４５°とするのがよい。
【００６７】
反射型回折光学素子４６は、その表面に反射膜（図示を省略）を有していて、反射膜を、好ましくはＳｉＮとＳｉＯ2膜とを交互に積層した誘電体多層膜で形成するのがよい。
【００６８】
偏向光学素子２０に設けられた反射型回折光学素子４６は、点光源１８から出射される光線束１９の拡がり角を０°に変えかつ光線束１９を、その伝播方向を９０°変えて、反射する。換言すれば、反射型回折光学素子４６は、主表面１２と平行に伝播する光線束１９の伝播方向を主表面１２に垂直な方向に変換し、かつ、光線束１９をコリメートした上で出射する。
【００６９】
この反射型回折光学素子４６の格子溝（格子凸部）パターンは、計算機ホログラムにより設計される。すなわち、反射型回折光学素子４６で反射された後の光線束を反射型回折光学素子４６の方向に出射する仮想的な光源（以下、仮想光源という）を想定する。そして、仮想光源から出射された光線束と点光源１８から出射される光線束１９とで形成される干渉縞を反射型回折光学素子４６が配置される平面において計算により求め、この干渉縞の部分に格子溝（格子凸部）を形成するように格子溝（格子凸部）パターンを設計する。このような反射型回折光学素子の設計方法は、例えば特許第３４７９４９９号等に説明されている。
【００７０】
このようにして設計された格子溝（格子凸部）パターンを模式的に図７に示す。尚、図７においては、図面手前側の上空４５°の線上に点光源１８が配置されており、図面奥側の上空４５°の方向に向かって反射型回折光学素子４６の反射光が出射されるものとする。図７においては、格子溝（格子凸部）パターンは、線分で囲まれた多角形状となっている（特に、同心円の中心に近い部分）が、これはコンピュータ計算に与えた条件によるものであり、実際には滑らかな楕円形状である。図７によれば、反射型回折光学素子４６の格子溝（格子凸部）パターンは、対称線Ｓ（図面一点鎖線）を中心として左右対称であるとともに、この対称線Ｓに沿って図面手前側に偏心した略同心の楕円形状である。
【００７１】
続いて、図８を参照して、この実施の形態の偏向光学素子２０の製造方法について説明する。まず、反射型回折光学素子４６をＳｉ基板４８の主表面５０にリソグラフィー技術及びエッチング技術を利用して形成する。続いて、反射型回折光学素子４６が形成されたＳｉ基板４８を主表面５０に対して鋭角２４の角度（この実施の形態では４５°）で切断することで偏向光学素子２０を得る。
【００７２】
すなわち、厚さが６２５μｍ程度のＳｉ基板４８の主表面５０上にフォトレジストを塗布する。続いて、図７に示した反射型回折光学素子４６の格子溝（格子凸部）のマスクパターンをステッパ等によりフォトレジスト膜に転写する。その後、現像を行い不要なフォトレジストを除去する。そして、Ｓｉ基板４８上に形成されたフォトレジストをマスクとして、反応性イオンエッチングやウエットエッチング等によりＳｉ基板４８のエッチングを行う。そして、フォトレジストを灰化処理により除去する。最後に、反射型回折光学素子４６に対応する位置に公知の方法で誘電体多層膜を形成することにより、主表面５０上に多数の反射型回折光学素子４６が形成されたＳｉ基板４８を得る。
【００７３】
続いて、ダイシングを行い個々の反射型回折光学素子４６を分離する。前述のように反射型回折光学素子４６は、対称線Ｓを中心として左右対称であるとともに、この対称線Ｓに沿って一方側に偏心した略同心の楕円状の格子溝（格子凸部）パターンを有している。対称線Ｓに平行な方向におけるダイシングは、切断線５２ａに沿ってＳｉ基板４８の主表面５０に対して垂直に行われ、これにより得られた切断面が偏向光学素子２０の左右側面２９ｌ，２９ｒとなる。また、前記一方側（偏心方向）における対称線Ｓに垂直な方向のダイシングは、切断線５２ｂに沿ってＳｉ基板４８の主表面５０に対して鋭角２４の角度でもって行われる。これにより得られた切断面が偏向光学素子２０の底面２２となる。さらに、前記一方側（偏心方向）の反対側における対称線Ｓに垂直な方向のダイシングは、切断線５２ｃに沿ってＳｉ基板４８の主表面５０に対して鋭角の角度でもって行われる。これにより得られた切断面が偏向光学素子２０の端面２８となる。このようにして、Ｓｉ基板４８の主表面５０が傾斜面２６となる偏向光学素子２０が形成される。
【００７４】
続いて、実施の形態３の光学装置４２の作用効果について説明する。
【００７５】
実施の形態３の光学装置４２は、従来の光学装置２００のミラー２０８とレンズ２１０の機能を兼ねた偏向光学素子２０を備えている。よって、偏向光学素子２０のみで、点光源１８から出射する光線束１９の拡がり角を０°に変えかつ光線束１９の伝播方向を９０°変えることができる。つまり、光学装置４２を構成する部品数を従来よりも削減することができる。これにより光学装置４２において位置決めすべき部品数を従来よりも削減することができる。またこれにより光学装置４２のサイズを従来よりも小型化することができる。
【００７６】
また、支持体１４の平坦な主表面１２と偏向光学素子２０の平坦な底面２２とが接しているので、偏向光学素子２０は主表面１２上を滑らかに移動することができる。これにより偏向光学素子２０の位置決めの作業を円滑に行うことができる。
【００７７】
また、反射型回折光学素子４６をＵＬＳＩ製造プロセスで用いられるリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いてＳｉ基板４８上に形成するので、格子溝（格子凸部）パターンをサブミクロンオーダーの精度で形成することができる。これにより、偏向光学素子２０に設けられた反射型回折光学素子４６は、光線束１９の伝播方向の変換角度をより正確に９０°に近づけることができる。さらに、反射型回折光学素子４６から出射される光線束をより平行光線に近づけることができる。
【００７８】
さらに、Ｓｉ基板４８の主表面５０に対して鋭角２４の角度でもってダイシングを行うことで、偏向光学素子２０を形成する。ここで、ダイシングの位置精度は、数ミクロンオーダーであるので、得られた偏向光学素子２０は数ミクロンオーダーの寸法精度を有することとなる。これにより、偏向光学素子２０に設けられた反射型回折光学素子４６は、光線束１９の伝播方向の変換角度をより正確に９０°に近づけることができる。さらに、反射型回折光学素子４６から出射される光線束をより平行光線に近づけることができる。また、Ｓｉ基板４８の主表面５０に対して鋭角２４の角度でもってダイシングを行うので、特別な加工を施すことなく、切断面をそのまま偏向光学素子２０の底面２２とすることができる。
【００７９】
尚、光学装置４２を構成する部品は、実用上の機能を損なわない範囲で、実施の形態１で説明したような部品により置換することが可能である。
【００８０】
また、偏向光学素子２０は、平坦な底面２２と、底面２２に鋭角２４で交差する傾斜面２６とを備えていれば、その形状は三角形柱状に限られない。例えば、図８に示したように、一方側（偏心方向）の反対側における対称線Ｓに垂直な方向のダイシングを切断線５２ｄに沿ってＳｉ基板４８の主表面５０に対して垂直に行うことで得られる断面台形状の部品を偏向光学素子２０としてもよい。
【００８１】
（実施の形態４）
図９を参照して実施の形態４の光学装置の一好適例につき説明する。図９は、この発明の偏向光学素子を備えた光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【００８２】
実施の形態４の光学装置５４は、反射手段として反射型回折光学素子４６を用いた以外は、実施の形態２と同様の構成を有している。
【００８３】
図９に示すように、光学装置５４においては、支持体１４であるＳｉ基板の主表面１２に設けた凹部４０内に実施の形態３の偏向光学素子２０が位置決めされて配置されている。
【００８４】
このように、実施の形態４の光学装置５４は、実施の形態２及び実施の形態３の光学装置３８，４２と同様の作用効果を奏する。
【００８５】
尚、凹部４０の構造は、実用上の機能を損なわない範囲で、実施の形態２で説明したような変形が可能である。
【００８６】
また、光学装置５４を構成する部品は、実用上の機能を損なわない範囲で、実施の形態３で説明したような部品により置換することが可能である。
【００８７】
（実施の形態５）
図１０を参照して実施の形態５の光学装置の一好適例につき説明する。図１０は、実施の形態５の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【００８８】
図１０に示すように、光学装置５６は、平坦な主表面５８を有するＳｉ基板６０と、主表面５８にマウント６２を介して取り付けられた点光源６４と、Ｓｉ基板６０とは別体の偏向光学素子６６とを備えている。ここで、偏向光学素子６６は、点光源６４から出射される主表面５８に対して平行な伝播方向を有する光線束６８の拡がり角を０°に変えかつ光線束６８の伝播方向を９０°変える反射型回折光学素子７０を備えている。また、偏向光学素子６６は、Ｓｉ基板６０の主表面５８に設けられている溝７２であって、偏向光学素子６６を主表面５８との傾斜角を鋭角７４に保持する斜面７６を有する溝７２に固定されている。
【００８９】
続いて、光学装置５６を構成する部品についての説明を行う。
【００９０】
Ｓｉ基板６０は、好ましくは主表面５８が（１００）面である基板を用いるのがよい。
【００９１】
点光源６４は、好ましくはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ結晶を用いた端面発光型半導体レーザ素子の光の出射点とするのがよい。この端面発光型半導体レーザ素子は、例えば、縦横の長さが２５０μｍ程度であり、及び厚さが１００μｍ程度である。また、点光源６４は、偏向光学素子６０の焦点位置に配置されている。点光源６４と偏向光学素子６６との間の距離は例えば１ｍｍ程度である。
【００９２】
溝７２は、光線束６８の進行方向前方の主表面５８に位置決めされて設けられている。ここで、「溝７２の位置決め」とは、偏向光学素子６６が備える反射型回折光学素子７０の焦点が点光源６４の位置に一致するような位置に溝７２を形成することをいう。溝７２は、平坦な斜面７６，７８を備えており、これらの斜面７６，７８は、溝７２の底部の稜で接合している。つまり、溝７２は断面がＶ字形である。溝７２は、その深さが５００μｍ程度である。斜面７６，７８は、Ｓｉ基板６０の（１１１）面である。従って、斜面７６，７８は（１００）面である主表面５８と一定の角度（約５４．７°）で交差している。
【００９３】
この溝７２は、Ｓｉ基板６０をアルカリ性エッチング液によりウエットエッチングすることにより形成される。アルカリ性エッチング液を用いたＳｉ基板のウエットエッチングでは、エッチング速度が面方位に大きく依存し、（１００）面は（１１１）面よりも２桁近く速い速度でエッチングされることが知られている。よって、Ｓｉ基板６０の主表面５８において、溝７２に対応する部分以外をフォトレジスト等で被覆しておき、このＳｉ基板６０をアルカリ性エッチング液に接触させる。すると、（１１１）面が露出した部分ではエッチングの進行が事実上停止し、（１００）面のみが選択的にエッチングされていく。このようにして、面方位が（１１１）である斜面７６，７８を有する溝７２が形成される。ここで、アルカリ性エッチング液は、好ましくは３３ｗｔ％のＫＯＨ水溶液を用いるのがよい。
【００９４】
マウント６２は、点光源６４で発生する熱を効率よく伝導することができるように、好ましくは熱伝導率の高い銅で形成されているのがよい。また、点光源６４から出射される光線束６８を効率よく偏向光学素子６６に入射させるために、マウント６２は、点光源６４を主表面５８の上方、すなわち、偏向光学素子６６の焦点位置に保持している。さらに、点光源６４から出射される光線束６８の伝播方向が主表面５８と平行になるようにマウント６２は点光源６４を支持している。尚、ここで、光線束６８とは、点光源６４と偏向光学素子６６との間を伝播する光線束のことを指すものとする。
【００９５】
偏向光学素子６６は、互いに平行な表面６６ａと裏面６６ｂとを有する板状の支持部品を備えている。この支持部品の表面６６ａに反射手段としての反射型回折光学素子７０が形成されている。支持部品は、好ましくは厚さが５００〜６００μｍであるＳｉ基板を用いるのがよい。
【００９６】
反射型回折光学素子７０は、点光源６４から出射される光線束６８の拡がり角を０°に変えかつ光線束６８を、その伝播方向を９０°変えて、反射する。換言すれば、反射型回折光学素子７０は、主表面５８に対して平行に伝播する光線束６８の伝播方向を主表面５８に垂直な方向に変換し、かつ、光線束６８をコリメートした上で出射する。
【００９７】
偏向光学素子６６は、反射型回折光学素子７０が点光源６４に臨むように、溝７２に固定されている。より詳細には、偏向光学素子６６は、主表面５８に対する傾斜角が鋭角７４となるように、斜面７６に保持されている。すなわち、偏向光学素子６６は、下端部が斜面７８に当接し、裏面６６ｂが斜面７６に接するように溝７２に固定されている。よって、偏向光学素子６６に形成された反射型回折光学素子７０の主表面５８に対する傾斜角（鋭角７４）は、Ｓｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面とがなす角度（約５４．７°）となる。
【００９８】
このように、溝７２に固定された反射型回折光学素子７０はＳｉ基板６０の主表面５８に対して、Ｓｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面とがなす角度だけ傾斜している。このため、主表面５８に平行に伝播する光線束６８を主表面５８に垂直な方向に反射するために、反射型回折光学素子７０の反射オフセット角を（Ｓｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面とがなす角度−４５°）×２（≒１９．４°）としている。つまり、反射型回折光学素子７０は軸ずれ型である。
【００９９】
このような反射型回折光学素子７０の格子溝（格子凸部）パターンは実施の形態３とおおむね同様の手順で計算機ホログラムにより設計される。
【０１００】
このようにして設計された格子溝（格子凸部）パターンを有する反射型回折光学素子７０は、実施の形態３とおおむね同様の手順で、リソグラフィー技術及びエッチング技術を利用してＳｉ基板上に形成される。その後、Ｓｉ基板の厚さを裏面研磨等により１００μｍ程度とした上で、ダイシングを行うことで、偏向光学素子６６を形成する。
【０１０１】
続いて、実施の形態５の光学装置５６の作用効果について説明する。
【０１０２】
このように、実施の形態５の光学装置５６は、従来の光学装置２００のミラー２０８とレンズ２１０の機能を兼ねた偏向光学素子６６を備えている。よって、偏向光学素子６６のみで、点光源６４から出射する光線束６８の拡がり角を０°に変えかつ光線束６８の伝播方向を９０°変えることができる。つまり、光学装置５６を構成する部品数を従来よりも削減することができる。これにより光学装置５６において位置決めすべき部品数を従来よりも削減することができる。またこれにより光学装置５６のサイズを従来よりも小型化することができる。
【０１０３】
また、Ｓｉ基板６０の主表面５８に予め位置決めした溝７２を設け、この溝７２に偏向光学素子６６を固定するので偏向光学素子６６の位置決めがより容易になる。
【０１０４】
また、この溝７２は、ＵＬＳＩ製造プロセスで用いられるウエットエッチング技術により形成されているので、溝７２の位置精度をミクロンオーダーとすることができる。これにより、この溝７２に固定される偏向光学素子６６の位置精度を向上することができる。よって、偏向光学素子６６に設けられた反射型回折光学素子７０は、光線束６８の伝播方向の変換角度をより正確に９０°に近づけることができる。さらに、反射型回折光学素子７０から出射される光線束をより平行光線に近づけることができる。
【０１０５】
また、主表面５８が（１００）面であるＳｉ基板６０にアルカリ性エッチング液によるウエットエッチングを行うことで、溝７２に主表面５８と一定の角度で交差する斜面７６（（１１１）面）を自動的に形成することができる。これにより、この斜面７６に偏向光学素子６６を保持することで、自動的に、偏向光学素子６６の主表面５８に対する傾斜角をＳｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面とがなす角度（鋭角７４）とすることができる。よって、偏向光学素子６６に設けられた反射型回折光学素子７０は、光線束６８の伝播方向の変換角度をより正確に９０°に近づけることができる。さらに、反射型回折光学素子７０から出射される光線束をより平行光線に近づけることができる。
【０１０６】
また、反射型回折光学素子７０をＵＬＳＩ製造プロセスで用いられるリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いてＳｉ基板上に形成するので、安価かつ大量に偏向光学素子６６を得ることができる。
【０１０７】
尚、点光源６４は、光学的に点状の光源とみなし得る手段でよく、面発光型半導体レーザ素子を用いてもよい。
【０１０８】
また、端面発光型半導体レーザ素子としてＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ結晶を用いた例を挙げたが、ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ結晶を用いて形成した半導体レーザ素子としてもよい。
【０１０９】
また、マウント６２は、点光源６４で発生する熱を効率よく伝導することができる材料であれば、銅に限られず、例えばダイアモンド等で形成したものでもよい。
【０１１０】
また、溝７２は断面Ｖ字形である必要はなく、（１１１）面である斜面７６を有していれば、例えば、断面メサ形状であってもよい。
【０１１１】
また、反射型回折光学素子７０に形成された反射膜は、屈折率の高い誘電体と屈折率の低い誘電体とを交互に積層したものであれば、ＳｉＮ／ＳｉＯ2多層膜に限られず、公知の種々の材料を用いてもよい。
【０１１２】
また、反射型回折光学素子７０に形成された反射膜は、誘電体多層膜に限られず、金属膜を用いてもよい。この場合の金属膜としては、例えば、表面側に保護膜としてＭｇＦ2膜が形成されたＡｌ膜や、接着性を向上するためのＣｒ膜を下地との間に介在させたＡｕ膜等を用いてもよい。
【０１１３】
また、アルカリ性エッチング液は、ＫＯＨ水溶液に限らず、例えば、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）、エチレンジアミン（ＮＨ2（ＣＨ2）2ＮＨ2）等の公知のアルカリ水溶液を用いてもよい。
【０１１４】
また、偏向光学素子６６の材料は、溝７２に固定できる厚さであって互いに平行な表面と裏面とを有し、表面側に反射型回折光学素子７０を形成できるものであれば、Ｓｉ基板に限られない。
【０１１５】
また、偏向光学素子６６の裏面６６ｂと斜面７６とは接している必要はなく、裏面６６ｂと斜面７６とを平行に配置できれば、両者の間にスペーサ等を介装してもよい。
【０１１６】
（実施の形態６）
図１１を参照して、実施の形態６の光学装置の一好適例につき説明する。図１１は、実施の形態６の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【０１１７】
実施の形態６の光学装置８０は、反射手段として非球面凹面鏡８２を用いた以外は実施の形態５の光学装置５６と同様の構成を有している。よって、実施の形態６においては、実施の形態５との相違点を主に説明する。
【０１１８】
図１１に示すように、光学装置８０の偏向光学素子８４は、互いに平行な表面８４ａと裏面８４ｂとを有する板状の支持部品を備えている。そして、この支持部品の表面８４ａに反射手段としての非球面凹面鏡８２が形成されている。支持部品としては、好ましくは厚さが１００μｍ程度である光学ガラスが用いられる。
【０１１９】
偏向光学素子８４は、非球面凹面鏡８２が点光源６４に臨むように溝７２に固定されている。より詳細には、偏向光学素子８４は、主表面５８に対する傾斜角が鋭角７４となるように、斜面７６に保持されている。すなわち、偏向光学素子８４は、下端部が斜面７８に当接し、裏面８４ｂが斜面７６に接するように溝７２に固定されている。よって、偏向光学素子８４に形成された非球面凹面鏡８２の主表面５８に対する傾斜角（鋭角７４）は、Ｓｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面とがなす角度（約５４．７°）となる。
【０１２０】
非球面凹面鏡８２の表面には反射膜としてＳｉＮとＳｉＯ2膜とを交互に積層した誘電体多層膜が形成されている。
【０１２１】
非球面凹面鏡８２は、点光源６４から出射される光線束６８の拡がり角を０°に変えかつ光線束６８を、その伝播方向を９０°変えて、反射する。換言すれば、非球面凹面鏡８２は、主表面５８に対して平行に伝播する光線束６８の伝播方向を主表面５８に垂直な方向に変換し、かつ、光線束６８をコリメートした上で出射する。
【０１２２】
非球面凹面鏡８２の湾曲した凹面８２ａは、点光源６４から出射される光線束６８の拡がり角を０°に変えかつ光線束６８の伝播方向を９０°変えるような曲率を有している。この曲率は、所定の条件を与えることで計算により求めることができる。ここで所定の条件とは、点光源６４から入射した光線が非球面凹面鏡８２の全ての点において反射の法則を満足しつつ主表面５８に対して垂直に反射する条件のことを示す。
【０１２３】
このような偏向光学素子８４は、実施の形態１とおおむね同様の手順で、金型を用いた射出成形により形成される。
【０１２４】
このように実施の形態６の光学装置８０は、実施の形態５の光学装置５６と同様の作用効果を奏するとともに、偏向光学素子８４を射出成形により形成するので、より簡易に偏向光学素子８４を得ることができる。
【０１２５】
尚、非球面凹面鏡８２の凹面８２ａの表面に形成された反射膜は、屈折率の高い誘電体と屈折率の低い誘電体とを交互に積層したものであれば、ＳｉＮ／ＳｉＯ2多層膜に限られず、公知の種々の材料を用いてもよい。
【０１２６】
また、非球面凹面鏡８２の凹面８２ａの表面に形成された反射膜は、誘電体多層膜に限られず、金属膜を用いてもよい。この場合の金属膜としては、例えば、表面側に保護膜としてＭｇＦ2膜が形成されたＡｌ膜や、接着性を向上するためのＣｒ膜を下地（光学ガラスや光学樹脂）との間に介在させたＡｕ膜等を用いてもよい。
【０１２７】
また、偏向光学素子８４を形成するための材料は、非球面凹面鏡８２を形成できる材質であれば、光学ガラスに限られず、ポリメチルメタクリレートやポリスチレン等の光学樹脂を用いてもよい。
【０１２８】
また、溝７２の構造及び形成方法は、実用上の機能を損なわない範囲で、実施の形態５で説明したような変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】実施の形態１の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図２】実施の形態１の偏向光学素子の断面切り口を示す図である。
【図３】実施の形態１の偏向光学素子の製造方法を説明するための、金型を示す図である。
【図４】実施の形態１の偏向光学素子の変形例の断面切り口を示す図である。
【図５】実施の形態２の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図６】実施の形態３の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図７】実施の形態３の偏向光学素子の格子溝パターンを示す図である。
【図８】実施の形態３の偏向光学素子の製造方法を説明するための図である。
【図９】実施の形態４の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図１０】実施の形態５の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図１１】実施の形態６の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図１２】従来の光学装置の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１０，３８，４２，５４，５６，８０ 光学装置
１２，５０，５８ 主表面
１４ 支持体
１６，６２ マウント
１８，６４ 点光源
１９，６８ 光線束
２０，６６，８４ 偏向光学素子
２２，４０ａ 底面
２４，７４ 鋭角
２６ 傾斜面
２８ 端面
２９ｒ 右側面
２９ｌ 左側面
３０，８２ 非球面凹面鏡
３０ａ，８２ａ 凹面
３２ 金型
３２ａ 上部型
３２ｂ 下部型
２２'，２６'，２８' 面
３０' 凸面
３４ 部品
３６ 板状部品
４０ 凹部
４０ｂ 前壁
４０ｒ 右壁
４０ｌ 左壁
４６，７０ 反射型回折光学素子
４８，６０ Ｓｉ基板
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ 切断線
７２ 溝
７６，７８ 斜面
６６ａ，８４ａ 表面
６６ｂ，８４ｂ 裏面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光線束の拡がり角と伝播方向とを偏向することが可能な、偏向光学素子及びその製造方法並びに光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信の分野では、電気信号を光信号に変換した上で光ファイバに結合するための結合回路と呼ばれる光学装置が一般的に用いられる。この種の光学装置として、光源としての半導体レーザと、半導体レーザから出射される光の伝播方向を９０°変換するミラーと、このミラーから出射される光をコリメートするレンズとを備えたものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Holger Karstensen et al. "Module Packaging for High-Speed Serial and Parallel Transmission" Electronic Components and Technology Conference 2000,IEEE,Catalog No.:00CH37070, ISSN:0569-5503, Fig.3
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１２に示すように、この従来技術の光学装置２００は、基板２０２と、基板２０２上にマウント２０４を介して取り付けられた光源としての半導体レーザ２０６と、半導体レーザ２０６から出射される光の伝播方向を９０°変えるミラー２０８と、このミラー２０８から出射される光をコリメートするレンズ２１０とを備えている。
【０００４】
この光学装置２００は、
（１）半導体レーザ２０６、ミラー２０８及びレンズ２１０の３部品を高精度に位置決めして配置しなければ所定の結合効率が得られないこと、
（２）光学装置２００をミラー２０８とレンズ２１０のサイズを加えた寸法以下に小型化できないこと、
という問題点を有していた。
【０００５】
この発明の目的は、これらの問題点に鑑みなされたものであり、光学装置を構成する部品の位置決めを容易にするとともに、光学装置のサイズを小型化することが可能な、偏向光学素子及びその製造方法並びに光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の課題を解決するために、この発明の偏向光学素子の特徴は、平坦な底面と、底面に鋭角で交差する傾斜面と、反射手段とを備えていて、この反射手段が前述の傾斜面に配置されていて、点光源から出射する光線束の拡がり角と伝播方向とを偏向する点にある。
【０００７】
尚、「偏向」とは、光線束の、伝播方向及び拡がり角を同時に変えることをいう。そして、光線束の、伝播方向又は拡がり角を単独で変更する場合には単に「変える」という。
【０００８】
また、光線束の拡がり角とは、光線束の半径をｗ、光線束の伝播方向をｚとしたときｄｗ／ｄｚで定義される角をいう。
【０００９】
この偏向光学素子は、点光源から出射する光線束の拡がり角と伝播方向とを偏向することができる。つまり、この偏向光学素子は、従来技術における、レンズとミラーの機能を兼ね備えている。
【００１０】
また、この偏向光学素子を用いることにより、光学装置において位置決めすべき部品数を、従来の３部品（光源、レンズ及びミラー）から２部品（光源及び偏向光学素子）へと削減することができる。
【００１１】
さらに、この偏向光学素子の平坦な底面は、偏向光学素子が配置される平面上における偏向光学素子の滑らかな移動を可能とする。
【００１２】
この発明の第１の光学装置は、平坦な主表面を有する支持体と、主表面にマウントを介して取り付けられた点光源と、この発明の偏向光学素子とを備えている。そして偏向光学素子は、偏向光学素子の底面と支持体の主表面とが平行となるように、主表面に固定されている。
【００１３】
第１の光学装置は、平坦な底面を有するこの発明の偏向光学素子が支持体の平坦な主表面上に配置されているので、偏向光学素子を主表面上で滑らかに移動することができる。
【００１４】
この発明の第２の光学装置は、平坦な主表面を有するＳｉ基板と、主表面にマウントを介して取り付けられた点光源と、Ｓｉ基板とは別体の偏向光学素子とを備えている。ここで、偏向光学素子は、点光源から出射される主表面に対して平行な伝播方向を有する光線束の拡がり角を０°に変えかつ光線束の伝播方向を９０°変える反射手段を備えている。また、偏向光学素子は、Ｓｉ基板の主表面に設けられている溝であって、偏向光学素子を主表面との傾斜角を鋭角に保持する斜面を有する溝に固定されている。
【００１５】
この発明の第１の偏向光学素子の製造方法は、この発明の光学ガラス製又は光学樹脂製の偏向光学素子を製造するに当たり、底面、及び非球面凹面鏡に対応する湾曲した凹面を備えた傾斜面を射出成形により一体に形成することを特徴とする。
【００１６】
この発明の第２の偏向光学素子の製造方法は、Ｓｉ基板の主表面に反射型回折光学素子を備えた偏向光学素子を製造するに当たり、反射型回折光学素子をＳｉ基板の主表面にリソグラフィー技術及びエッチング技術を利用して形成する。そして、Ｓｉ基板を主表面に対して鋭角で切断することにより、底面とする切断面を形成することを特徴とする
【発明の効果】
【００１７】
この発明の偏向光学素子を結合回路としての光学装置に用いることにより、光学装置を構成する部品数を従来よりも削減することができる。これにより光学装置のサイズを小型化することができる。またこれにより光学装置を構成する部品（点光源及び偏向光学素子）の位置決めを容易に行うことができる。
【００１８】
また、この発明の第１の光学装置は、この発明の偏向光学素子を備えているので、光学装置を構成する部品数を従来よりも少なくすることができる。これにより、部品の位置決めを容易に行うことができるとともに、光学装置を小型化できる。
【００１９】
また、この発明の第２の光学装置は、従来のレンズとミラーとの機能を兼ね備えた偏向光学素子を備えているので、光学装置を構成する部品数を従来よりも少なくすることができる。これにより、光学装置を小型化できる。また、Ｓｉ基板の主表面に予め位置決めした溝を設けこの溝に偏向光学素子を固定するので、偏向光学素子の位置決めがより容易になる。
【００２０】
また、この発明の第１の偏向光学素子の製造方法は、射出形成を用いているので、偏向光学素子を安価に大量に製造することができる。
【００２１】
さらに、この発明の第２の偏向光学素子の製造方法は、Ｓｉ基板を主表面に対して鋭角の角度で切断するので、特別な加工を施すことなく、切断面をそのまま偏向光学素子の底面とすることができる。また、ＵＬＳＩ製造プロセスでよく知られたリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて反射型回折光学素子を形成するので、反射型回折格子の寸法精度をサブミクロンオーダーとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１〜１１を参照して、この発明の実施の形態について説明する。尚、各図は、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係について、この発明が理解できる程度に概略的に示している。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例に過ぎない。従って、この発明は、以下の実施の形態に何ら限定されない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１〜４を参照して、実施の形態１の光学装置の一好適例につき説明する。図１は、この発明の偏向光学素子を備えた光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。図２は、偏向光学素子の断面切り口を示す図である。図３は、偏向光学素子の製造方法を説明するための、金型を示す図である。図４は、偏向光学素子の変形例の断面切り口を示す図である。尚、図１中の矢印ａは、入射する光線束の伝播方向を示し、及び矢印ｂは、反射した光線束の伝播方向を示す。
【００２４】
図１及び図２に示すように、光学装置１０は、平坦な主表面１２を有する支持体１４と、主表面１２にマウント１６を介して取り付けられた点光源１８と、この発明の偏向光学素子２０とを備えている。偏向光学素子２０は、偏向光学素子２０の底面２２と支持体１４の主表面１２とが平行となるように、主表面１２に固定されている。
【００２５】
続いて、光学装置１０を構成する部品についての説明を行う。
【００２６】
支持体１４は、好ましくはＳｉ基板を用いるのがよい。
【００２７】
点光源１８は、好ましくはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ結晶を用いた端面発光型半導体レーザ素子の光の出射点とするのがよい。この端面発光型半導体レーザ素子は、例えば、縦横の長さが２５０μｍ程度であり、及び厚さが１００μｍ程度である。また、点光源１８は、偏向光学素子２０の焦点位置に配置されている。点光源１８と偏向光学素子２０との間の距離は例えば１ｍｍ程度である。
【００２８】
マウント１６は、点光源１８で発生する熱を効率よく伝導することができるように、好ましくは熱伝導率の高い銅で形成されているのがよい。また、点光源１８から出射される光線束１９を効率よく偏向光学素子２０に入射させるために、マウント１６は、点光源１８を主表面１２の上方、すなわち、偏向光学素子２０の焦点位置に保持している。さらに、点光源１８から出射される光線束１９の伝播方向が主表面１２と平行になるように、マウント１６は点光源１８を支持している。尚、ここで、光線束１９とは、点光源１８と偏向光学素子２０との間を伝播する光線束のことを指すものとする。
【００２９】
偏向光学素子２０は、平坦な底面２２と、底面２２に鋭角２４で交差する傾斜面２６と、底面２２及び傾斜面２６を接続する端面２８と、底面２２、傾斜面２６及び端面２８で囲まれた三角形の左右側面２９ｌ，２９ｒ（図には、直接的に示されていない。）とを備えた三角形柱状の部品である。偏向光学素子２０は、底面２２と主表面１２とが接するように支持体１４に固定されている。傾斜面２６には、点光源１８から出射する光線束１９の拡がり角と伝播方向とを偏向する反射手段としての非球面凹面鏡３０が作り込まれている。
【００３０】
偏向光学素子２０は、好ましくは光学ガラス製とするのがよい。また、偏向光学素子２０のサイズは設計に応じた適切なサイズとし得るが、縦、横及び高さがそれぞれ１ｍｍ程度のサイズとするのが好ましい。
【００３１】
鋭角２４は、好ましくは４５°とするのがよく、端面２８と底面２２とのなす角度は設計に応じて適切に決めればよく、通常は、９０°とするのがよい。端面２８と底面２２とのなす角度を９０°とする場合には、偏向光学素子２０は、直角プリズムの直角に交わる稜に対向する斜面に非球面凹面鏡３０が形成された形状を有する。
【００３２】
非球面凹面鏡３０は、その表面に反射膜（図示を省略）を有していて、反射膜を、好ましくはＳｉＮとＳｉＯ2膜とを交互に積層した誘電体多層膜で形成するのがよい。
【００３３】
偏向光学素子２０に設けられた非球面凹面鏡３０は、点光源１８から出射される光線束１９の拡がり角を０°に変えかつ光線束１９を、その伝播方向を９０°変えて、反射する。換言すれば、非球面凹面鏡３０は、主表面１２に対して平行に伝播する光線束１９の伝播方向を主表面１２に垂直な方向に変換し、かつ、光線束１９をコリメートした上で出射する。
【００３４】
非球面凹面鏡３０の湾曲した凹面３０ａは、点光源１８から出射される光線束１９の拡がり角を０°に変えかつ光線束１９の伝播方向を９０°変えるような曲率を有している。この曲率は、所定の条件を与えることで計算により求めることができる。ここで所定の条件とは、点光源１８から入射した光線が非球面凹面鏡３０の全ての点において反射の法則を満足しつつ主表面１２に対して垂直に反射する条件のことを言う。
【００３５】
続いて、図３を参照して、偏向光学素子２０の製造方法について説明する。図３は、偏向光学素子２０を製造する金型３２の断面図である。
【００３６】
偏向光学素子２０は、金型３２を用いた射出成形により形成される。金型３２は、上部型３２ａ及び下部型３２ｂを備えている。上部型３２ａには底面２２に対応する面２２'と、底面２２に直交する端面２８に対応する面２８'とが形成されている。下部型３２ｂには、傾斜面２６に対応する面２６'と、傾斜面２６に設けられる非球面凹面鏡３０に対応する湾曲した凸面３０'とが形成されている。そして、射出成形により得られた三角形柱状の部品の非球面凹面鏡３０に対応する湾曲した凹面３０ａに、公知の方法により誘電体多層膜等で代表される、反射層を形成することにより偏向光学素子２０が得られる。
【００３７】
続いて、実施の形態１の光学装置１０の作用効果を説明する。図１２を参照して説明した従来の光学装置２００は、ミラー２０８とレンズ２１０とを個別に設けている。ところが、実施の形態１の光学装置１０はミラーとレンズの双方の機能を兼ねた偏向光学素子２０を備えている。よって、偏向光学素子２０のみで、点光源１８から出射する光線束１９の拡がり角を０°に変えかつ光線束１９の伝播方向を９０°変えることができる。つまり、光学装置１０を構成する部品数を従来よりも削減することができる。これにより光学装置１０において位置決めすべき部品数を従来よりも削減することができる。またこれにより光学装置１０のサイズを従来よりも小型化することができる。
【００３８】
また、支持体１４の平坦な主表面１２と偏向光学素子２０の平坦な底面２２とが接しているので、偏向光学素子２０は主表面１２上を滑らかに移動することができる。これにより偏向光学素子２０の位置決め作業を円滑に行うことができる。
【００３９】
また、偏向光学素子２０を、光学ガラスの射出成形により形成する場合には、偏向光学素子２０を安価に大量に製造することができる。
【００４０】
また、偏向光学素子２０を、直角プリズム状の形状とする場合には、金型３２を、鋭角２４が４５°以外の場合よりも、簡易に、製作することができる。
【００４１】
尚、支持体１４は、Ｓｉ基板に限られず、水平な平坦面でかつこの面に光学部品を搭載したときの水準の基準面となる表面を有する部品であれば、公知の種々の材料を用いて形成してもよい。
【００４２】
また、点光源１８は、光学的に点状の光源とみなし得る手段でよく、例えば、面発光型半導体レーザ素子でもよい。
【００４３】
また、端面発光型半導体レーザ素子としてＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ結晶を用いた例を挙げたが、ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ結晶を用いて形成した半導体レーザ素子としてもよい。
【００４４】
また、マウント１６は、点光源１８で発生する熱を効率よく伝導することができる材料であれば、銅に限られず、例えばダイアモンド等で形成したものでもよい。
【００４５】
また、偏向光学素子２０は、既に説明した通り、平坦な底面２２と、底面２２に鋭角２４で交差する傾斜面２６とを備えていれば、その形状は直角プリズム状に限られない。例えば、図４（Ａ）に示したように、台形状の断面を持つ部品３４の端面である傾斜面２６に非球面凹面鏡３０が設けられていてもよい。また、図４（Ｂ）に示すように、板状部品３６の端面である傾斜面２６に非球面凹面鏡３０が設けられていてもよい。
【００４６】
また、底面２２と主表面１２とは接している必要はなく、底面２２と主表面１２とを平行に配置できれば、両者の間にスペーサ等を介装してもよい。
【００４７】
また、鋭角２４の角度は、傾斜面２６に形成された非球面凹面鏡３０が点光源１８からの光線束１９を受光して、支持体１４の主表面１２に対して垂直な方向へと向けることができる角度であって、非球面凹面鏡３０から出射される光線束の強度が実用上許容できる範囲であれば、４５°に限られない。ただしこの場合、非球面凹面鏡３０の凹面３０ａの曲率は、鋭角２４の大きさに合わせて改めて設計する必要がある。鋭角２４としては、例えばＳｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面のなす角度（約５４．７°）であってもよい。
【００４８】
また、非球面凹面鏡３０の凹面３０ａの表面に形成された反射膜は、屈折率の高い誘電体と屈折率の低い誘電体とを交互に積層したものであれば、ＳｉＮ／ＳｉＯ2多層膜に限られず、公知の種々の材料を用いてもよい。
【００４９】
また、非球面凹面鏡３０の凹面３０ａの表面に形成された反射膜は、誘電体多層膜に限られず、金属膜を用いてもよい。この場合の金属膜としては、例えば、表面側に保護膜としてＭｇＦ2膜が形成されたＡｌ膜や、接着性を向上するためのＣｒ膜を下地（光学ガラスや光学樹脂）との間に介在させたＡｕ膜等を用いてもよい。
【００５０】
また、偏向光学素子２０を形成するための材料は、非球面凹面鏡３０を形成できる材質であれば、光学ガラスに限られず、ポリメチルメタクリレートやポリスチレン等の光学樹脂を用いてもよい。
【００５１】
（実施の形態２）
図５を参照して、実施の形態２の光学装置の一好適例につき説明する。図５は、この発明の偏向光学素子を備えた光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【００５２】
実施の形態２の光学装置３８は、支持体１４の主表面１２に設けた凹部４０に偏向光学素子２０を位置決めして配置した以外は、実施の形態１の光学装置１０と同様の構成を有している。よって、実施の形態２においては、実施の形態１との相違点を主に説明する。
【００５３】
図５に示すように、光学装置３８は、支持体１４であるＳｉ基板の主表面１２に凹部４０を設けている。凹部４０は、主表面１２において、偏向光学素子２０の配置位置に対応した位置に形成されている。この凹部４０は、底面４０ａと前壁４０ｂと左右壁４０ｌ，４０ｒとを備えている。底面４０ａは平坦かつ主表面１２と平行に形成されている。前壁４０ｂは、底面４０ａの点光源１８側の端部に設けられた壁面である。前壁４０ｂは、偏向光学素子２０の前後方向（図面左右方向）の位置決めに用いられる。左右壁４０ｌ，４０ｒは、前壁４０ｂの左右端部から点光源１８に向かう方向とは反対方向に延びる壁面である。右壁４０ｒは、偏向光学素子２０の水平方向（図面垂直方向）の位置決めに用いられる。左右壁４０ｌ，４０ｒ間の間隔は、偏向光学素子２０の左右側面２９ｌ，２９ｒ間の幅よりも大きい値とされている。
【００５４】
そして、凹部４０内に偏向光学素子２０が位置決めして配置されている。つまり、偏向光学素子２０の右側面２９ｒを凹部４０の右壁４０ｒに接するように配置し、かつ、偏向光学素子２０の底面２２と傾斜面２６とがなす稜を前壁４０ｂに突き付けて配置することで、偏向光学素子２０が位置決めされている。ここで、「位置決め」とは、非球面凹面鏡３０の焦点を点光源１８の位置に一致させるように、偏向光学素子２０を配置することをいう。
【００５５】
凹部４０は、好ましくはＵＬＳＩ製造プロセスで採用されるリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて形成されている。
【００５６】
続いて、実施の形態２の光学装置３８の作用効果を説明する。
【００５７】
実施の形態２の光学装置３８は、実施の形態１の光学装置１０と同様の作用効果を奏するとともに、凹部４０を設けたことにより、より簡易に偏向光学素子２０の位置決めを行うことができる。
【００５８】
また、凹部４０を、リソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて形成すれば、凹部４０、特に偏向光学素子２０の位置決めに重要な役割を果たす前壁４０ｂ及び右壁４０ｒをサブミクロンオーダーの位置精度の凹部とすることができる。これにより、偏向光学素子２０の位置決め精度を高めることができる。よって、偏向光学素子２０に設けられた非球面凹面鏡３０は、光線束１９の伝播方向の変換角度をより正確に９０°に近づけることができる。さらに、非球面凹面鏡３０から出射される光線束をより平行光線に近づけることができる。
【００５９】
尚、光学装置３８を構成する部品は、実用上の機能を損なわない範囲で、実施の形態１で説明した部品により置換することが可能である。
【００６０】
また、この実施の形態の凹部４０は、右壁４０ｒを偏向光学素子２０の位置決めに用いる構造であるが、左壁４０ｌを偏向光学素子２０の位置決めに用いる構造としてもよい。
【００６１】
また、凹部４０は、前壁４０ｂ及び右壁４０ｒ（又は左壁４０ｌ）により偏向光学素子２０の位置決めを行う構造を有しているが、凹部４０の形状や底面４０ａの面積に特に制限はない。
【００６２】
（実施の形態３）
図６〜８を参照して実施の形態３の光学装置の一好適例につき説明する。図６は、この発明の偏向光学素子を備えた光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。図７は、偏向光学素子の格子溝パターンを模式的に示す図である。図８は、偏向光学素子の製造方法を説明するための図である。
【００６３】
実施の形態３の光学装置４２は、反射手段として非球面凹面鏡３０の代わりに反射型回折光学素子４６を用いた以外は実施の形態１の光学装置１０と同様の構成を有している。よって、実施の形態３においては、実施の形態１との相違点を主に説明する。
【００６４】
図６に示すように、偏向光学素子２０は、平坦な底面２２と、底面２２に鋭角２４で交差する傾斜面２６と、底面２２及び傾斜面２６を接続する端面２８と、底面２２、傾斜面２６及び端面２８で囲まれた三角形の左右側面２９ｌ，２９ｒ（図には、直接的に示されていない。）とを備えた三角形柱状の部品である。偏向光学素子２０は、底面２２と主表面１２とが接するように支持体１４に固定されている。傾斜面２６には、点光源１８から出射する光線束１９の拡がり角と伝播方向とを偏向する反射手段としての反射型回折光学素子４６が備えられている。
【００６５】
偏向光学素子２０は、好ましくはＳｉ基板を用いて形成するのがよい。
【００６６】
鋭角２４は、好ましくは４５°とするのがよい。
【００６７】
反射型回折光学素子４６は、その表面に反射膜（図示を省略）を有していて、反射膜を、好ましくはＳｉＮとＳｉＯ2膜とを交互に積層した誘電体多層膜で形成するのがよい。
【００６８】
偏向光学素子２０に設けられた反射型回折光学素子４６は、点光源１８から出射される光線束１９の拡がり角を０°に変えかつ光線束１９を、その伝播方向を９０°変えて、反射する。換言すれば、反射型回折光学素子４６は、主表面１２と平行に伝播する光線束１９の伝播方向を主表面１２に垂直な方向に変換し、かつ、光線束１９をコリメートした上で出射する。
【００６９】
この反射型回折光学素子４６の格子溝（格子凸部）パターンは、計算機ホログラムにより設計される。すなわち、反射型回折光学素子４６で反射された後の光線束を反射型回折光学素子４６の方向に出射する仮想的な光源（以下、仮想光源という）を想定する。そして、仮想光源から出射された光線束と点光源１８から出射される光線束１９とで形成される干渉縞を反射型回折光学素子４６が配置される平面において計算により求め、この干渉縞の部分に格子溝（格子凸部）を形成するように格子溝（格子凸部）パターンを設計する。このような反射型回折光学素子の設計方法は、例えば特許第３４７９４９９号等に説明されている。
【００７０】
このようにして設計された格子溝（格子凸部）パターンを模式的に図７に示す。尚、図７においては、図面手前側の上空４５°の線上に点光源１８が配置されており、図面奥側の上空４５°の方向に向かって反射型回折光学素子４６の反射光が出射されるものとする。図７においては、格子溝（格子凸部）パターンは、線分で囲まれた多角形状となっている（特に、同心円の中心に近い部分）が、これはコンピュータ計算に与えた条件によるものであり、実際には滑らかな楕円形状である。図７によれば、反射型回折光学素子４６の格子溝（格子凸部）パターンは、対称線Ｓ（図面一点鎖線）を中心として左右対称であるとともに、この対称線Ｓに沿って図面手前側に偏心した略同心の楕円形状である。
【００７１】
続いて、図８を参照して、この実施の形態の偏向光学素子２０の製造方法について説明する。まず、反射型回折光学素子４６をＳｉ基板４８の主表面５０にリソグラフィー技術及びエッチング技術を利用して形成する。続いて、反射型回折光学素子４６が形成されたＳｉ基板４８を主表面５０に対して鋭角２４の角度（この実施の形態では４５°）で切断することで偏向光学素子２０を得る。
【００７２】
すなわち、厚さが６２５μｍ程度のＳｉ基板４８の主表面５０上にフォトレジストを塗布する。続いて、図７に示した反射型回折光学素子４６の格子溝（格子凸部）のマスクパターンをステッパ等によりフォトレジスト膜に転写する。その後、現像を行い不要なフォトレジストを除去する。そして、Ｓｉ基板４８上に形成されたフォトレジストをマスクとして、反応性イオンエッチングやウエットエッチング等によりＳｉ基板４８のエッチングを行う。そして、フォトレジストを灰化処理により除去する。最後に、反射型回折光学素子４６に対応する位置に公知の方法で誘電体多層膜を形成することにより、主表面５０上に多数の反射型回折光学素子４６が形成されたＳｉ基板４８を得る。
【００７３】
続いて、ダイシングを行い個々の反射型回折光学素子４６を分離する。前述のように反射型回折光学素子４６は、対称線Ｓを中心として左右対称であるとともに、この対称線Ｓに沿って一方側に偏心した略同心の楕円状の格子溝（格子凸部）パターンを有している。対称線Ｓに平行な方向におけるダイシングは、切断線５２ａに沿ってＳｉ基板４８の主表面５０に対して垂直に行われ、これにより得られた切断面が偏向光学素子２０の左右側面２９ｌ，２９ｒとなる。また、前記一方側（偏心方向）における対称線Ｓに垂直な方向のダイシングは、切断線５２ｂに沿ってＳｉ基板４８の主表面５０に対して鋭角２４の角度でもって行われる。これにより得られた切断面が偏向光学素子２０の底面２２となる。さらに、前記一方側（偏心方向）の反対側における対称線Ｓに垂直な方向のダイシングは、切断線５２ｃに沿ってＳｉ基板４８の主表面５０に対して鋭角の角度でもって行われる。これにより得られた切断面が偏向光学素子２０の端面２８となる。このようにして、Ｓｉ基板４８の主表面５０が傾斜面２６となる偏向光学素子２０が形成される。
【００７４】
続いて、実施の形態３の光学装置４２の作用効果について説明する。
【００７５】
実施の形態３の光学装置４２は、従来の光学装置２００のミラー２０８とレンズ２１０の機能を兼ねた偏向光学素子２０を備えている。よって、偏向光学素子２０のみで、点光源１８から出射する光線束１９の拡がり角を０°に変えかつ光線束１９の伝播方向を９０°変えることができる。つまり、光学装置４２を構成する部品数を従来よりも削減することができる。これにより光学装置４２において位置決めすべき部品数を従来よりも削減することができる。またこれにより光学装置４２のサイズを従来よりも小型化することができる。
【００７６】
また、支持体１４の平坦な主表面１２と偏向光学素子２０の平坦な底面２２とが接しているので、偏向光学素子２０は主表面１２上を滑らかに移動することができる。これにより偏向光学素子２０の位置決めの作業を円滑に行うことができる。
【００７７】
また、反射型回折光学素子４６をＵＬＳＩ製造プロセスで用いられるリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いてＳｉ基板４８上に形成するので、格子溝（格子凸部）パターンをサブミクロンオーダーの精度で形成することができる。これにより、偏向光学素子２０に設けられた反射型回折光学素子４６は、光線束１９の伝播方向の変換角度をより正確に９０°に近づけることができる。さらに、反射型回折光学素子４６から出射される光線束をより平行光線に近づけることができる。
【００７８】
さらに、Ｓｉ基板４８の主表面５０に対して鋭角２４の角度でもってダイシングを行うことで、偏向光学素子２０を形成する。ここで、ダイシングの位置精度は、数ミクロンオーダーであるので、得られた偏向光学素子２０は数ミクロンオーダーの寸法精度を有することとなる。これにより、偏向光学素子２０に設けられた反射型回折光学素子４６は、光線束１９の伝播方向の変換角度をより正確に９０°に近づけることができる。さらに、反射型回折光学素子４６から出射される光線束をより平行光線に近づけることができる。また、Ｓｉ基板４８の主表面５０に対して鋭角２４の角度でもってダイシングを行うので、特別な加工を施すことなく、切断面をそのまま偏向光学素子２０の底面２２とすることができる。
【００７９】
尚、光学装置４２を構成する部品は、実用上の機能を損なわない範囲で、実施の形態１で説明したような部品により置換することが可能である。
【００８０】
また、偏向光学素子２０は、平坦な底面２２と、底面２２に鋭角２４で交差する傾斜面２６とを備えていれば、その形状は三角形柱状に限られない。例えば、図８に示したように、一方側（偏心方向）の反対側における対称線Ｓに垂直な方向のダイシングを切断線５２ｄに沿ってＳｉ基板４８の主表面５０に対して垂直に行うことで得られる断面台形状の部品を偏向光学素子２０としてもよい。
【００８１】
（実施の形態４）
図９を参照して実施の形態４の光学装置の一好適例につき説明する。図９は、この発明の偏向光学素子を備えた光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【００８２】
実施の形態４の光学装置５４は、反射手段として反射型回折光学素子４６を用いた以外は、実施の形態２と同様の構成を有している。
【００８３】
図９に示すように、光学装置５４においては、支持体１４であるＳｉ基板の主表面１２に設けた凹部４０内に実施の形態３の偏向光学素子２０が位置決めされて配置されている。
【００８４】
このように、実施の形態４の光学装置５４は、実施の形態２及び実施の形態３の光学装置３８，４２と同様の作用効果を奏する。
【００８５】
尚、凹部４０の構造は、実用上の機能を損なわない範囲で、実施の形態２で説明したような変形が可能である。
【００８６】
また、光学装置５４を構成する部品は、実用上の機能を損なわない範囲で、実施の形態３で説明したような部品により置換することが可能である。
【００８７】
（実施の形態５）
図１０を参照して実施の形態５の光学装置の一好適例につき説明する。図１０は、実施の形態５の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【００８８】
図１０に示すように、光学装置５６は、平坦な主表面５８を有するＳｉ基板６０と、主表面５８にマウント６２を介して取り付けられた点光源６４と、Ｓｉ基板６０とは別体の偏向光学素子６６とを備えている。ここで、偏向光学素子６６は、点光源６４から出射される主表面５８に対して平行な伝播方向を有する光線束６８の拡がり角を０°に変えかつ光線束６８の伝播方向を９０°変える反射型回折光学素子７０を備えている。また、偏向光学素子６６は、Ｓｉ基板６０の主表面５８に設けられている溝７２であって、偏向光学素子６６を主表面５８との傾斜角を鋭角７４に保持する斜面７６を有する溝７２に固定されている。
【００８９】
続いて、光学装置５６を構成する部品についての説明を行う。
【００９０】
Ｓｉ基板６０は、好ましくは主表面５８が（１００）面である基板を用いるのがよい。
【００９１】
点光源６４は、好ましくはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ結晶を用いた端面発光型半導体レーザ素子の光の出射点とするのがよい。この端面発光型半導体レーザ素子は、例えば、縦横の長さが２５０μｍ程度であり、及び厚さが１００μｍ程度である。また、点光源６４は、偏向光学素子６０の焦点位置に配置されている。点光源６４と偏向光学素子６６との間の距離は例えば１ｍｍ程度である。
【００９２】
溝７２は、光線束６８の進行方向前方の主表面５８に位置決めされて設けられている。ここで、「溝７２の位置決め」とは、偏向光学素子６６が備える反射型回折光学素子７０の焦点が点光源６４の位置に一致するような位置に溝７２を形成することをいう。溝７２は、平坦な斜面７６，７８を備えており、これらの斜面７６，７８は、溝７２の底部の稜で接合している。つまり、溝７２は断面がＶ字形である。溝７２は、その深さが５００μｍ程度である。斜面７６，７８は、Ｓｉ基板６０の（１１１）面である。従って、斜面７６，７８は（１００）面である主表面５８と一定の角度（約５４．７°）で交差している。
【００９３】
この溝７２は、Ｓｉ基板６０をアルカリ性エッチング液によりウエットエッチングすることにより形成される。アルカリ性エッチング液を用いたＳｉ基板のウエットエッチングでは、エッチング速度が面方位に大きく依存し、（１００）面は（１１１）面よりも２桁近く速い速度でエッチングされることが知られている。よって、Ｓｉ基板６０の主表面５８において、溝７２に対応する部分以外をフォトレジスト等で被覆しておき、このＳｉ基板６０をアルカリ性エッチング液に接触させる。すると、（１１１）面が露出した部分ではエッチングの進行が事実上停止し、（１００）面のみが選択的にエッチングされていく。このようにして、面方位が（１１１）である斜面７６，７８を有する溝７２が形成される。ここで、アルカリ性エッチング液は、好ましくは３３ｗｔ％のＫＯＨ水溶液を用いるのがよい。
【００９４】
マウント６２は、点光源６４で発生する熱を効率よく伝導することができるように、好ましくは熱伝導率の高い銅で形成されているのがよい。また、点光源６４から出射される光線束６８を効率よく偏向光学素子６６に入射させるために、マウント６２は、点光源６４を主表面５８の上方、すなわち、偏向光学素子６６の焦点位置に保持している。さらに、点光源６４から出射される光線束６８の伝播方向が主表面５８と平行になるようにマウント６２は点光源６４を支持している。尚、ここで、光線束６８とは、点光源６４と偏向光学素子６６との間を伝播する光線束のことを指すものとする。
【００９５】
偏向光学素子６６は、互いに平行な表面６６ａと裏面６６ｂとを有する板状の支持部品を備えている。この支持部品の表面６６ａに反射手段としての反射型回折光学素子７０が形成されている。支持部品は、好ましくは厚さが５００〜６００μｍであるＳｉ基板を用いるのがよい。
【００９６】
反射型回折光学素子７０は、点光源６４から出射される光線束６８の拡がり角を０°に変えかつ光線束６８を、その伝播方向を９０°変えて、反射する。換言すれば、反射型回折光学素子７０は、主表面５８に対して平行に伝播する光線束６８の伝播方向を主表面５８に垂直な方向に変換し、かつ、光線束６８をコリメートした上で出射する。
【００９７】
偏向光学素子６６は、反射型回折光学素子７０が点光源６４に臨むように、溝７２に固定されている。より詳細には、偏向光学素子６６は、主表面５８に対する傾斜角が鋭角７４となるように、斜面７６に保持されている。すなわち、偏向光学素子６６は、下端部が斜面７８に当接し、裏面６６ｂが斜面７６に接するように溝７２に固定されている。よって、偏向光学素子６６に形成された反射型回折光学素子７０の主表面５８に対する傾斜角（鋭角７４）は、Ｓｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面とがなす角度（約５４．７°）となる。
【００９８】
このように、溝７２に固定された反射型回折光学素子７０はＳｉ基板６０の主表面５８に対して、Ｓｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面とがなす角度だけ傾斜している。このため、主表面５８に平行に伝播する光線束６８を主表面５８に垂直な方向に反射するために、反射型回折光学素子７０の反射オフセット角を（Ｓｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面とがなす角度−４５°）×２（≒１９．４°）としている。つまり、反射型回折光学素子７０は軸ずれ型である。
【００９９】
このような反射型回折光学素子７０の格子溝（格子凸部）パターンは実施の形態３とおおむね同様の手順で計算機ホログラムにより設計される。
【０１００】
このようにして設計された格子溝（格子凸部）パターンを有する反射型回折光学素子７０は、実施の形態３とおおむね同様の手順で、リソグラフィー技術及びエッチング技術を利用してＳｉ基板上に形成される。その後、Ｓｉ基板の厚さを裏面研磨等により１００μｍ程度とした上で、ダイシングを行うことで、偏向光学素子６６を形成する。
【０１０１】
続いて、実施の形態５の光学装置５６の作用効果について説明する。
【０１０２】
このように、実施の形態５の光学装置５６は、従来の光学装置２００のミラー２０８とレンズ２１０の機能を兼ねた偏向光学素子６６を備えている。よって、偏向光学素子６６のみで、点光源６４から出射する光線束６８の拡がり角を０°に変えかつ光線束６８の伝播方向を９０°変えることができる。つまり、光学装置５６を構成する部品数を従来よりも削減することができる。これにより光学装置５６において位置決めすべき部品数を従来よりも削減することができる。またこれにより光学装置５６のサイズを従来よりも小型化することができる。
【０１０３】
また、Ｓｉ基板６０の主表面５８に予め位置決めした溝７２を設け、この溝７２に偏向光学素子６６を固定するので偏向光学素子６６の位置決めがより容易になる。
【０１０４】
また、この溝７２は、ＵＬＳＩ製造プロセスで用いられるウエットエッチング技術により形成されているので、溝７２の位置精度をミクロンオーダーとすることができる。これにより、この溝７２に固定される偏向光学素子６６の位置精度を向上することができる。よって、偏向光学素子６６に設けられた反射型回折光学素子７０は、光線束６８の伝播方向の変換角度をより正確に９０°に近づけることができる。さらに、反射型回折光学素子７０から出射される光線束をより平行光線に近づけることができる。
【０１０５】
また、主表面５８が（１００）面であるＳｉ基板６０にアルカリ性エッチング液によるウエットエッチングを行うことで、溝７２に主表面５８と一定の角度で交差する斜面７６（（１１１）面）を自動的に形成することができる。これにより、この斜面７６に偏向光学素子６６を保持することで、自動的に、偏向光学素子６６の主表面５８に対する傾斜角をＳｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面とがなす角度（鋭角７４）とすることができる。よって、偏向光学素子６６に設けられた反射型回折光学素子７０は、光線束６８の伝播方向の変換角度をより正確に９０°に近づけることができる。さらに、反射型回折光学素子７０から出射される光線束をより平行光線に近づけることができる。
【０１０６】
また、反射型回折光学素子７０をＵＬＳＩ製造プロセスで用いられるリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いてＳｉ基板上に形成するので、安価かつ大量に偏向光学素子６６を得ることができる。
【０１０７】
尚、点光源６４は、光学的に点状の光源とみなし得る手段でよく、面発光型半導体レーザ素子を用いてもよい。
【０１０８】
また、端面発光型半導体レーザ素子としてＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ結晶を用いた例を挙げたが、ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ結晶を用いて形成した半導体レーザ素子としてもよい。
【０１０９】
また、マウント６２は、点光源６４で発生する熱を効率よく伝導することができる材料であれば、銅に限られず、例えばダイアモンド等で形成したものでもよい。
【０１１０】
また、溝７２は断面Ｖ字形である必要はなく、（１１１）面である斜面７６を有していれば、例えば、断面メサ形状であってもよい。
【０１１１】
また、反射型回折光学素子７０に形成された反射膜は、屈折率の高い誘電体と屈折率の低い誘電体とを交互に積層したものであれば、ＳｉＮ／ＳｉＯ2多層膜に限られず、公知の種々の材料を用いてもよい。
【０１１２】
また、反射型回折光学素子７０に形成された反射膜は、誘電体多層膜に限られず、金属膜を用いてもよい。この場合の金属膜としては、例えば、表面側に保護膜としてＭｇＦ2膜が形成されたＡｌ膜や、接着性を向上するためのＣｒ膜を下地との間に介在させたＡｕ膜等を用いてもよい。
【０１１３】
また、アルカリ性エッチング液は、ＫＯＨ水溶液に限らず、例えば、ヒドラジン（Ｎ2Ｈ4）、エチレンジアミン（ＮＨ2（ＣＨ2）2ＮＨ2）等の公知のアルカリ水溶液を用いてもよい。
【０１１４】
また、偏向光学素子６６の材料は、溝７２に固定できる厚さであって互いに平行な表面と裏面とを有し、表面側に反射型回折光学素子７０を形成できるものであれば、Ｓｉ基板に限られない。
【０１１５】
また、偏向光学素子６６の裏面６６ｂと斜面７６とは接している必要はなく、裏面６６ｂと斜面７６とを平行に配置できれば、両者の間にスペーサ等を介装してもよい。
【０１１６】
（実施の形態６）
図１１を参照して、実施の形態６の光学装置の一好適例につき説明する。図１１は、実施の形態６の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【０１１７】
実施の形態６の光学装置８０は、反射手段として非球面凹面鏡８２を用いた以外は実施の形態５の光学装置５６と同様の構成を有している。よって、実施の形態６においては、実施の形態５との相違点を主に説明する。
【０１１８】
図１１に示すように、光学装置８０の偏向光学素子８４は、互いに平行な表面８４ａと裏面８４ｂとを有する板状の支持部品を備えている。そして、この支持部品の表面８４ａに反射手段としての非球面凹面鏡８２が形成されている。支持部品としては、好ましくは厚さが１００μｍ程度である光学ガラスが用いられる。
【０１１９】
偏向光学素子８４は、非球面凹面鏡８２が点光源６４に臨むように溝７２に固定されている。より詳細には、偏向光学素子８４は、主表面５８に対する傾斜角が鋭角７４となるように、斜面７６に保持されている。すなわち、偏向光学素子８４は、下端部が斜面７８に当接し、裏面８４ｂが斜面７６に接するように溝７２に固定されている。よって、偏向光学素子８４に形成された非球面凹面鏡８２の主表面５８に対する傾斜角（鋭角７４）は、Ｓｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面とがなす角度（約５４．７°）となる。
【０１２０】
非球面凹面鏡８２の表面には反射膜としてＳｉＮとＳｉＯ2膜とを交互に積層した誘電体多層膜が形成されている。
【０１２１】
非球面凹面鏡８２は、点光源６４から出射される光線束６８の拡がり角を０°に変えかつ光線束６８を、その伝播方向を９０°変えて、反射する。換言すれば、非球面凹面鏡８２は、主表面５８に対して平行に伝播する光線束６８の伝播方向を主表面５８に垂直な方向に変換し、かつ、光線束６８をコリメートした上で出射する。
【０１２２】
非球面凹面鏡８２の湾曲した凹面８２ａは、点光源６４から出射される光線束６８の拡がり角を０°に変えかつ光線束６８の伝播方向を９０°変えるような曲率を有している。この曲率は、所定の条件を与えることで計算により求めることができる。ここで所定の条件とは、点光源６４から入射した光線が非球面凹面鏡８２の全ての点において反射の法則を満足しつつ主表面５８に対して垂直に反射する条件のことを示す。
【０１２３】
このような偏向光学素子８４は、実施の形態１とおおむね同様の手順で、金型を用いた射出成形により形成される。
【０１２４】
このように実施の形態６の光学装置８０は、実施の形態５の光学装置５６と同様の作用効果を奏するとともに、偏向光学素子８４を射出成形により形成するので、より簡易に偏向光学素子８４を得ることができる。
【０１２５】
尚、非球面凹面鏡８２の凹面８２ａの表面に形成された反射膜は、屈折率の高い誘電体と屈折率の低い誘電体とを交互に積層したものであれば、ＳｉＮ／ＳｉＯ2多層膜に限られず、公知の種々の材料を用いてもよい。
【０１２６】
また、非球面凹面鏡８２の凹面８２ａの表面に形成された反射膜は、誘電体多層膜に限られず、金属膜を用いてもよい。この場合の金属膜としては、例えば、表面側に保護膜としてＭｇＦ2膜が形成されたＡｌ膜や、接着性を向上するためのＣｒ膜を下地（光学ガラスや光学樹脂）との間に介在させたＡｕ膜等を用いてもよい。
【０１２７】
また、偏向光学素子８４を形成するための材料は、非球面凹面鏡８２を形成できる材質であれば、光学ガラスに限られず、ポリメチルメタクリレートやポリスチレン等の光学樹脂を用いてもよい。
【０１２８】
また、溝７２の構造及び形成方法は、実用上の機能を損なわない範囲で、実施の形態５で説明したような変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】実施の形態１の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図２】実施の形態１の偏向光学素子の断面切り口を示す図である。
【図３】実施の形態１の偏向光学素子の製造方法を説明するための、金型を示す図である。
【図４】実施の形態１の偏向光学素子の変形例の断面切り口を示す図である。
【図５】実施の形態２の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図６】実施の形態３の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図７】実施の形態３の偏向光学素子の格子溝パターンを示す図である。
【図８】実施の形態３の偏向光学素子の製造方法を説明するための図である。
【図９】実施の形態４の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図１０】実施の形態５の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図１１】実施の形態６の光学装置の概略構成を説明するための、一部分を断面切り口で示す側面図である。
【図１２】従来の光学装置の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１０，３８，４２，５４，５６，８０ 光学装置
１２，５０，５８ 主表面
１４ 支持体
１６，６２ マウント
１８，６４ 点光源
１９，６８ 光線束
２０，６６，８４ 偏向光学素子
２２，４０ａ 底面
２４，７４ 鋭角
２６ 傾斜面
２８ 端面
２９ｒ 右側面
２９ｌ 左側面
３０，８２ 非球面凹面鏡
３０ａ，８２ａ 凹面
３２ 金型
３２ａ 上部型
３２ｂ 下部型
２２'，２６'，２８' 面
３０' 凸面
３４ 部品
３６ 板状部品
４０ 凹部
４０ｂ 前壁
４０ｒ 右壁
４０ｌ 左壁
４６，７０ 反射型回折光学素子
４８，６０ Ｓｉ基板
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ 切断線
７２ 溝
７６，７８ 斜面
６６ａ，８４ａ 表面
６６ｂ，８４ｂ 裏面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な底面と、該底面に鋭角で交差する傾斜面と、該傾斜面に配置された、点光源から出射する光線束の拡がり角及び該光線束の伝播方向を偏向する反射手段とを備えることを特徴とする偏向光学素子。
【請求項２】
前記反射手段が、前記光線束の拡がり角を０°に変えかつ該光線束の伝播方向を９０°変える、前記傾斜面に形成された非球面凹面鏡であることを特徴とする請求項１に記載の偏向光学素子。
【請求項３】
前記偏向光学素子が、光学ガラス製又は光学樹脂製であることを特徴とする請求項２に記載の偏向光学素子。
【請求項４】
前記鋭角が、４５°であることを特徴とする請求項２又は３に記載の偏向光学素子。
【請求項５】
前記反射手段が、前記光線束の拡がり角を０°に変えかつ該光線束の伝播方向を９０°変える反射型回折光学素子であって、
前記反射型回折光学素子が、Ｓｉ基板の主表面に形成されており、
前記傾斜面が前記Ｓｉ基板の主表面であり、及び、
前記底面が前記主表面に対して前記鋭角の切断面である
ことを特徴とする請求項１に記載の偏向光学素子。
【請求項６】
前記鋭角が、４５°であることを特徴とする請求項５に記載の偏向光学素子。
【請求項７】
平坦な主表面を有する支持体と、該主表面にマウントを介して取り付けられた点光源と、請求項１〜６のいずれか一項に記載の偏向光学素子とを備えていて、
該偏向光学素子は、偏向光学素子の底面と前記支持体の主表面とが平行となるように、該主表面に固定されていることを特徴とする光学装置。
【請求項８】
前記支持体は、前記偏向光学素子の配置位置に対応した前記主表面の位置に、凹部が設けられており、及び
前記偏向光学素子は、前記凹部の備える平坦かつ前記主表面と平行な底面と前記偏向光学素子の底面とが平行となるように、当該凹部に位置決めされて固定されている
ことを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
前記支持体がＳｉ基板であることを特徴とする請求項７又は８に記載の光学装置。
【請求項１０】
平坦な主表面を有するＳｉ基板と、該主表面にマウントを介して取り付けられた点光源と、前記Ｓｉ基板とは別体の偏向光学素子とを備え、
前記偏向光学素子は、前記点光源から出射される前記主表面に対して平行な伝播方向を有する光線束の拡がり角を０°に変えかつ前記光線束の伝播方向を９０°変える反射手段を備えており、及び
前記偏向光学素子は、前記Ｓｉ基板の主表面に設けられている溝であって、前記偏向光学素子を前記主表面との傾斜角を鋭角に保持する斜面を有する当該溝に固定されている
ことを特徴とする光学装置。
【請求項１１】
前記反射手段は、平面を有する支持部品の前記平面に形成されている反射型回折光学素子であることを特徴とする請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記反射手段は、平面を有する支持部品の前記平面に形成されている非球面凹面鏡であることを特徴とする請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記鋭角は、Ｓｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面のなす角度であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記Ｓｉ基板は、前記主表面が（１００）面であり、前記溝の斜面が（１１１）面であり、及び、前記斜面と前記支持部品の前記平面とが平行となるように、前記溝に固定されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記点光源が半導体レーザであることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１６】
請求項３に記載の偏向光学素子を製造するに当たり、前記底面、及び前記非球面凹面鏡に対応する湾曲した凹面を備えた傾斜面を射出成形により一体に形成することを特徴とする偏向光学素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項５に記載の偏向光学素子を製造するに当たり、前記反射型回折光学素子を前記Ｓｉ基板の主表面にリソグラフィー技術及びエッチング技術を利用して形成し、及び
前記Ｓｉ基板を前記主表面に対して前記鋭角で切断することにより、前記底面とする前記切断面を形成することを特徴とする偏向光学素子の製造方法。
【請求項１】
平坦な底面と、該底面に鋭角で交差する傾斜面と、該傾斜面に配置された、点光源から出射する光線束の拡がり角及び該光線束の伝播方向を偏向する反射手段とを備えることを特徴とする偏向光学素子。
【請求項２】
前記反射手段が、前記光線束の拡がり角を０°に変えかつ該光線束の伝播方向を９０°変える、前記傾斜面に形成された非球面凹面鏡であることを特徴とする請求項１に記載の偏向光学素子。
【請求項３】
前記偏向光学素子が、光学ガラス製又は光学樹脂製であることを特徴とする請求項２に記載の偏向光学素子。
【請求項４】
前記鋭角が、４５°であることを特徴とする請求項２又は３に記載の偏向光学素子。
【請求項５】
前記反射手段が、前記光線束の拡がり角を０°に変えかつ該光線束の伝播方向を９０°変える反射型回折光学素子であって、
前記反射型回折光学素子が、Ｓｉ基板の主表面に形成されており、
前記傾斜面が前記Ｓｉ基板の主表面であり、及び、
前記底面が前記主表面に対して前記鋭角の切断面である
ことを特徴とする請求項１に記載の偏向光学素子。
【請求項６】
前記鋭角が、４５°であることを特徴とする請求項５に記載の偏向光学素子。
【請求項７】
平坦な主表面を有する支持体と、該主表面にマウントを介して取り付けられた点光源と、請求項１〜６のいずれか一項に記載の偏向光学素子とを備えていて、
該偏向光学素子は、偏向光学素子の底面と前記支持体の主表面とが平行となるように、該主表面に固定されていることを特徴とする光学装置。
【請求項８】
前記支持体は、前記偏向光学素子の配置位置に対応した前記主表面の位置に、凹部が設けられており、及び
前記偏向光学素子は、前記凹部の備える平坦かつ前記主表面と平行な底面と前記偏向光学素子の底面とが平行となるように、当該凹部に位置決めされて固定されている
ことを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
前記支持体がＳｉ基板であることを特徴とする請求項７又は８に記載の光学装置。
【請求項１０】
平坦な主表面を有するＳｉ基板と、該主表面にマウントを介して取り付けられた点光源と、前記Ｓｉ基板とは別体の偏向光学素子とを備え、
前記偏向光学素子は、前記点光源から出射される前記主表面に対して平行な伝播方向を有する光線束の拡がり角を０°に変えかつ前記光線束の伝播方向を９０°変える反射手段を備えており、及び
前記偏向光学素子は、前記Ｓｉ基板の主表面に設けられている溝であって、前記偏向光学素子を前記主表面との傾斜角を鋭角に保持する斜面を有する当該溝に固定されている
ことを特徴とする光学装置。
【請求項１１】
前記反射手段は、平面を有する支持部品の前記平面に形成されている反射型回折光学素子であることを特徴とする請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記反射手段は、平面を有する支持部品の前記平面に形成されている非球面凹面鏡であることを特徴とする請求項１０に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記鋭角は、Ｓｉ単結晶の（１００）面と（１１１）面のなす角度であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記Ｓｉ基板は、前記主表面が（１００）面であり、前記溝の斜面が（１１１）面であり、及び、前記斜面と前記支持部品の前記平面とが平行となるように、前記溝に固定されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記点光源が半導体レーザであることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１６】
請求項３に記載の偏向光学素子を製造するに当たり、前記底面、及び前記非球面凹面鏡に対応する湾曲した凹面を備えた傾斜面を射出成形により一体に形成することを特徴とする偏向光学素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項５に記載の偏向光学素子を製造するに当たり、前記反射型回折光学素子を前記Ｓｉ基板の主表面にリソグラフィー技術及びエッチング技術を利用して形成し、及び
前記Ｓｉ基板を前記主表面に対して前記鋭角で切断することにより、前記底面とする前記切断面を形成することを特徴とする偏向光学素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１４５７８１（Ｐ２００６−１４５７８１Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３５０００（Ｐ２００４−３３５０００）
【出願日】平成１６年１１月１８日（２００４．１１．１８）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１８日（２００４．１１．１８）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]