JP2941968B2 - Optical element making method - Google Patents

Optical element making method

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JP2941968B2
JP2941968B2 JP1141591A JP1141591A JP2941968B2 JP 2941968 B2 JP2941968 B2 JP 2941968B2 JP 1141591 A JP1141591 A JP 1141591A JP 1141591 A JP1141591 A JP 1141591A JP 2941968 B2 JP2941968 B2 JP 2941968B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、光学素子作成方法に関し、より
詳細には、屈折率分布がレンズ表面の平面上の1点を中
心として放射方向に向けて次第に変化する屈折率分布を
有する屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)、および
レンズアレイの作成方法に関する。例えば、レンズアレ
イとしては、ファクシミリ、イメージスキャナの原稿読
み取り部、光プリンタヘッド等の結像素子に適用される
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an optical element, and more particularly, to a refractive index distribution having a refractive index distribution in which the refractive index gradually changes in a radial direction around a point on a plane of a lens surface. The present invention relates to a mold lens (GRIN lens) and a method for producing a lens array. For example, the lens array is applied to an imaging element such as a facsimile, a document reading unit of an image scanner, and an optical printer head.

【0002】[0002]

【従来技術】円柱形状の屈折率分布型レンズは知られて
いる。このレンズにおいては、合成樹脂又はガラスから
成る透明円柱体の中心軸から半径方向に向ってほぼ二乗
近似で屈折率が変化している。従って、透明円柱体の一
方の面に垂直に入射される光線は、この透明円柱体内で
集束又は発散されて、その他方の面から外部へ放出さ
れ、例えば、上記屈折率が中心軸から前径方向に向って
減少している場合には、焦点にスポット状に集束され
る。
2. Description of the Related Art Cylindrical gradient index lenses are known. In this lens, the refractive index changes approximately in the square approximation from the center axis of the transparent cylinder made of synthetic resin or glass toward the radial direction. Therefore, a light beam that is perpendicularly incident on one surface of the transparent cylinder is converged or diverged in the transparent cylinder, and is emitted to the outside from the other surface. If it decreases in the direction, it is focused in a spot at the focal point.

【0003】また、円柱形状の屈折率分布型レンズとは
別に、透明平板を用いた屈折率分布型レンズも知られて
いる。このような平板形状の屈折率分布型レンズにおい
ては、例えば、合成樹脂又はガラスから成る平板状の透
明基板の厚さ方向の中心面から両側表面に向ってほぼ二
乗近似で屈折率が変化している。従って、上記透明基板
の上記両側表面の間に存在する一側縁から上記両側表面
に平行に入射される光線は、上記透明基板内でこの基板
の厚さ方向に集束又は発散されて、同様に上記両側表面
の間に存在する他側縁から外部へ放出され、例えば、上
記屈折率がその厚さ方向の中心面から両側表面に向って
ほぼ二乗近似で減少している場合には、輝線状に集束さ
れる。
[0003] In addition to a columnar gradient index lens, a gradient index lens using a transparent flat plate is also known. In such a flat-plate refractive index distribution type lens, for example, the refractive index changes by a square approximation from the center in the thickness direction of the flat transparent substrate made of synthetic resin or glass toward both surfaces. I have. Accordingly, light rays incident parallel to the two side surfaces from one side edge existing between the two side surfaces of the transparent substrate are focused or diverged in the thickness direction of the substrate in the transparent substrate, and similarly, It is emitted to the outside from the other side edge existing between the two side surfaces.For example, when the refractive index decreases from the center plane in the thickness direction to the two side surfaces in a nearly square approximation, a bright line shape Focused on.

【0004】しかし、従来から知られている屈折率分布
型レンズの場合には、屈折率分布が二次元的なものであ
る。例えば、前述の円柱形状の屈折率分布型レンズの場
合には、中心軸に対して直交する仮想面においてはこの
中心軸から半径方向に向って屈折率が次第に変化してい
るが、上記中心軸に沿う方向には変化していない。ま
た、前述の平板形状の屈折率分布型レンズの場合には、
表面と直交する仮想面においてはその厚さ方向の中心面
から両側表面に向って屈折率が次第に変化しているが、
光線の進行方向、即ち上記表面と平行な仮想面において
は変化していない。また、これらのレンズの場合には、
製造工程が複雑であるから、大量生産に適していないな
どの問題点があった。
[0004] However, in the case of a conventionally-known refractive index distribution type lens, the refractive index distribution is two-dimensional. For example, in the case of the above-mentioned cylindrical refractive index distribution type lens, the refractive index gradually changes in the imaginary plane perpendicular to the central axis in the radial direction from the central axis. Has not changed in the direction along. Further, in the case of the above-described flat-plate shaped gradient index lens,
In the virtual plane orthogonal to the surface, the refractive index gradually changes from the center plane in the thickness direction to both surfaces,
There is no change in the traveling direction of the light beam, that is, in the virtual plane parallel to the surface. In the case of these lenses,
Since the manufacturing process is complicated, there is a problem that it is not suitable for mass production.

【0005】この点を解決するために、例えば、特開平
2−50102号公報のものが提案されている。この公
報のものは、屈折率分布型がレンズ表面の平面上の1点
を中心として放射方向に向けて次第に変化する屈折率分
布を有する屈折率分布型レンズの作成方法に関するもの
である。すなわち、屈折率に変化を与える物質を透明基
板に内部拡散することにより共通の透明基板中に屈折率
分布型レンズ部分を形成するようにしたレンズ体の製造
方法で、第1のモノマーを半重合させることにより透明
基板を作成し、第1のモノマーと共重合する第2のモノ
マーを上記透明基板に選択的に内部拡散した後に、上記
透明基板全体の重合を完結させることにより、屈折率分
布型レンズ部分を複数個形成するものである。
[0005] To solve this problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-50102 has been proposed. This publication relates to a method for producing a gradient index lens having a refractive index distribution in which the gradient index gradually changes in the radial direction with one point on the plane of the lens surface as a center. That is, a first monomer is semi-polymerized by a method of manufacturing a lens body in which a substance that changes the refractive index is diffused into a transparent substrate to form a gradient index lens portion in a common transparent substrate. After the second monomer copolymerized with the first monomer is selectively diffused into the transparent substrate, the polymerization of the entire transparent substrate is completed. A plurality of lens portions are formed.

【0006】図8及び図9は、従来のレンズ体を示す図
で、図中、21は透明基板、21aは表面、21bは裏
面、22はマスク、22aは円形窓(穴)、23は屈折
率分布型レンズ部分、24は光線、25は焦光位置、2
6は単位レンズである。透明基板21には、その中心に
円形の窓又は穴22aを有するマスク22が形成され
る。このマスク22の材料は、穴22aを通して拡散さ
れる拡散源を含有する拡散用物質に応じて適当に決定す
ることができる。すなわち、まず、基板21の全面にマ
スク用被覆層を形成し、次いで、このマスク用被覆層を
フォトレジスト膜で被覆する。次いで、このフォトレジ
スト膜のうちの穴22aに相当する部分を感光させ、こ
の感光させた部分のフォトレジスト膜を除去する。次い
で、この除去された部分のマスク用被覆層を更に除去し
てから、残りのフォトレジスト膜を除去すると、マスク
22を有する透明基板21が得られる。
FIGS. 8 and 9 show a conventional lens body, in which 21 is a transparent substrate, 21a is a front surface, 21b is a back surface, 22 is a mask, 22a is a circular window (hole), and 23 is a refraction. Rate distribution type lens part, 24 is a light ray, 25 is a focal position, 2
6 is a unit lens. On the transparent substrate 21, a mask 22 having a circular window or hole 22a at the center thereof is formed. The material of the mask 22 can be appropriately determined according to the diffusion material containing the diffusion source diffused through the holes 22a. That is, first, a mask coating layer is formed on the entire surface of the substrate 21, and then the mask coating layer is coated with a photoresist film. Next, a portion of the photoresist film corresponding to the hole 22a is exposed to light, and the photoresist film in the exposed portion is removed. Next, the mask coating layer in the removed portion is further removed, and then the remaining photoresist film is removed. Thus, a transparent substrate 21 having a mask 22 is obtained.

【0007】次に、穴22aを通して基板21内に拡散
源14を拡散させて、所定の屈折率分布を基板21内に
形成する。なお、基板21内に拡散源14を拡散させて
所定の屈折率分布を得るための方法としては、透明な重
合体から成る合成樹脂にて構成された透明基板21に、
この重合体と共重合してその屈折率を変化させるモノマ
ーを拡散移動させ、次いで、上述の共重合を行わせる方
法が用いられる。
Next, a predetermined refractive index distribution is formed in the substrate 21 by diffusing the diffusion source 14 into the substrate 21 through the hole 22a. As a method for diffusing the diffusion source 14 in the substrate 21 to obtain a predetermined refractive index distribution, a transparent substrate 21 made of a synthetic resin made of a transparent polymer may be used.
A method is used in which a monomer that changes the refractive index by copolymerization with this polymer is diffused and moved, and then the above-described copolymerization is performed.

【0008】また、図10(a),(b)は、レンズ体
における屈折率分布の一例が示されている。図10
(a)は、図9に示すレンズ体の屈折率分布型レンズ部
分23の軸線方向(z軸方向)おける屈折率分布を示
し、基板21の表面21aから裏面21bに向かうに従
って屈折率が例えば二乗近似で次第に減少して、全体と
して弧状に変化している。また、図10(b)は、上記
軸方向とは直交する方向における屈折率分布(即ち、z
軸方向の任意の点z0におけるx軸方向及びy軸方向に
ついての屈折率分布)を示し、中心線から遠ざかるに従
って屈折率が例えば二乗近似で次第に減少して、全体と
して山形の分布になっている。
FIGS. 10A and 10B show an example of a refractive index distribution in a lens body. FIG.
9A shows the refractive index distribution in the axial direction (z-axis direction) of the gradient index lens portion 23 of the lens body shown in FIG. 9, and the refractive index is, for example, squared from the front surface 21a of the substrate 21 to the back surface 21b. It gradually decreases by approximation and changes in an arc as a whole. FIG. 10B shows a refractive index distribution (ie, z) in a direction orthogonal to the axial direction.
Refractive index distribution at an arbitrary point z 0 in the axial direction in the x-axis direction and the y-axis direction), and as the distance from the center line increases, the refractive index gradually decreases, for example, by a square approximation, to form a mountain-shaped distribution as a whole. I have.

【0009】すなわち、前記図8〜図10に示された従
来例のものは、透明プラスチック部材中にアレイレンズ
を形成しているため、図11に示すように隣接レンズ間
のクロストークが大きく(有効結像光以外の光が像面に
伝達される量が多い)結像性能を著しく低下させてい
る。また、レンズの配設位置、および屈折率分布型レン
ズ(GRINレンズ)の長さ設定が不十分で空間での像
合成ができる構成になっていない。図11には、クロス
トークの発生状況を説明するために、仮に正立実像が形
成される構成にした場合の例を示す。高分子材料で作成
する場合、重合による収縮が大きく寸法安定性に欠ける
という欠点がある。
That is, in the conventional example shown in FIGS. 8 to 10, since the array lens is formed in the transparent plastic member, crosstalk between adjacent lenses is large as shown in FIG. (A large amount of light other than the effective imaging light is transmitted to the image plane.) The imaging performance is significantly reduced. In addition, the position of the lens and the length of the gradient index lens (GRIN lens) are not sufficiently set, so that the image cannot be synthesized in space. FIG. 11 shows an example in which a configuration in which an erect real image is formed is provided to explain the state of occurrence of crosstalk. When made of a polymer material, there is a drawback that shrinkage due to polymerization is large and dimensional stability is lacking.

【0010】[0010]

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、屈折率分布型レンズを形成するベース板を光吸
収部材で形成し、隣接レンズ間のクロストークを低減す
る構造とし結像性能の向上をはかること、また、GRI
Nレンズの配設位置、長さを適切に定め正立実像を得る
関係を満たし、レンズ間の像合成ができる構成とするこ
とで任意の面積をカバーするレンズアレイを容易に得る
ようにした光学素子作成方法を提供することを目的とし
てなされたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an image forming structure in which a base plate forming a gradient index lens is formed of a light absorbing member to reduce crosstalk between adjacent lenses. Improving performance and GRI
An optical system in which the arrangement position and length of the N lenses are appropriately determined so as to satisfy a relationship for obtaining an erect real image, and a lens array covering an arbitrary area can be easily obtained by adopting a configuration capable of combining images between lenses. The purpose of the present invention is to provide an element manufacturing method.

【0011】[0011]

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
一端が閉鎖された中空の円筒容器が複数個密集して板状
に配設されている容器に、重合開始剤を溶解した屈折率
aを有する重合体Paを形成する単量体Ma溶液を注
入し、熱または光等により重合させ、ゲル状態で重合を
停止させるか、あるいは重合を100%完了させる工程
を終了した円筒容器を前記屈折率naとは異なる屈折率
bを有する重合体Pbを形成する単量体Mb溶液中に
侵漬し、または前記単量体Mb蒸気雰囲気下に保持し、
前記重合体Pa表面より他端に向け単量体Mbを拡散、
共重合させて屈折率が開口端部から球面状に連続的に変
化する屈折率分布を形成すること、或いは、(2)一端
が閉鎖された中空の円筒容器が複数個密集して板状に配
設され中空以外の部分が光吸収部材で充填されている容
器に、重合開始剤を溶解した屈折率naを有する重合体
Paを形成する単量体Ma溶液を注入し、熱または光等
により重合させ、ゲル状態で重合を停止させるか、ある
いは、重合を100%完了させる工程を終了した円筒容
器を前記屈折率naとは異なる屈折率nbを有する重合体
Pbを形成する単量体Mb溶液中に侵漬し、または単量
体Mb蒸気雰囲気下に保持し、前記重合体Pa表面より
他端に向けて単量体Mbを拡散、共重合させて屈折率が
開口端部から球面状に連続的に変化する屈折率分布を形
成すること、或いは、(3)一端が閉鎖された中空の円
筒容器が複数個密集して板状に配設されている容器に、
重合開始剤を溶解した屈折率naを有する重合体Paを
形成する単量体Ma溶液を注入し、一端が閉鎖された中
空の円筒容器に、重合開始剤を溶解した屈折率naを有
する重合体Paを形成する単量体Ma溶液を注入し、熱
または光等により重合させ、ゲル状態で重合を停止させ
るか、あるいは重合を100%完了させる工程を終了
し、前記円筒容器の閉鎖部材を除去したのち、該円筒容
器を前記屈折率naとは異なる屈折率nbを有する重合体
Pbを形成する単量体Mb溶液中に侵漬し、または単量
体Mb蒸気雰囲気下に保持し、前記重合体Pa表面より
他端に向け単量体Mbを拡散、共重合させて屈折率が開
口端部から球面状に連続的に変化する屈折率分布を形成
すること、或いは、(4)一端が閉鎖された中空の円筒
容器が複数個密集して板状に配設され、中空以外の部分
が光吸収部材で充填されている容器に、重合開始剤を溶
解した屈折率naを有する重合体Paを形成する単量体
Ma溶液を注入し、一端が閉鎖された中空の円筒容器
に、重合開始材を溶解した屈折率naを有する重合体P
aを形成する単量体Ma溶液を注入し、熱または光等に
より重合させ、ゲル状態で重合を停止させるか、あるい
は重合を100%完了させる工程を終了し、円筒容器閉
鎖部材を除去したのち、該円筒容器を前記屈折率na
は異なる屈折率nbを有する重合体Pbを形成する単量
体Mb溶液中に侵漬し、または単量体Mb蒸気雰囲気下
に保持し、前記重合体Pa表面より他端に向け単量体M
bを拡散、共重合させて屈折率が開口端部から球面状に
連続的に変化する屈折率分布を形成することを特徴とも
のである。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
To achieve the above object, the present invention provides (1)
A monomer Ma solution forming a polymer Pa having a refractive index n a in which a plurality of hollow cylindrical containers each having a closed end are densely arranged in a plate-like shape, in which a polymerization initiator is dissolved, is provided. injected, is polymerized by heat or light, etc., polymers having a different refractive index n b of whether the polymerization is stopped at gel state, or a cylindrical vessel completed the step of polymerization is 100% complete the refractive index n a Immersed in a monomer Mb solution forming Pb, or held under a vapor atmosphere of the monomer Mb,
Diffusing the monomer Mb from the surface of the polymer Pa toward the other end,
Copolymerization to form a refractive index distribution in which the refractive index changes continuously spherically from the opening end, or (2) a plurality of hollow cylindrical containers having one end closed are densely formed into a plate shape. A monomer Ma solution forming a polymer Pa having a refractive index n a in which a polymerization initiator is dissolved is poured into a container provided and a portion other than the hollow portion filled with a light absorbing member, and heat or light is applied thereto. It is polymerized by, or to stop the polymerization in the gel state, or monomers to form a polymer Pb having different refractive index n b and the cylindrical container was terminated the step of polymerizing is completed 100% the refractive index n a The polymer M is immersed in a solution of Mb, or kept under a vapor atmosphere of monomer Mb, and the monomer Mb is diffused and copolymerized from the surface of the polymer Pa toward the other end to have a refractive index from the opening end. Forming a continuously changing refractive index distribution in a spherical shape, or , The containers are arranged in a plate shape densely plurality is cylindrical container of hollow which is closed (3) at one end,
A monomer Ma solution for forming a polymer Pa having a refractive index na in which a polymerization initiator is dissolved is injected, and a hollow cylindrical container having one end closed has a refractive index n a in which the polymerization initiator is dissolved. A monomer Ma solution for forming the polymer Pa is injected, polymerized by heat or light or the like, and the polymerization is stopped in a gel state or the step of completing the polymerization 100% is completed, and the closing member of the cylindrical container is closed. After removing, by soaking the cylindrical vessel the monomer Mb solution to form a polymer Pb having different refractive index n b and the refractive index n a, or held under monomer Mb vapor atmosphere And diffusing and copolymerizing the monomer Mb from the surface of the polymer Pa to the other end to form a refractive index distribution in which the refractive index continuously changes spherically from the opening end, or (4) ) Multiple hollow cylindrical containers with one end closed Are arranged in a plate shape, the vessel portion other than the hollow is filled with a light absorbing member, a monomer Ma solution to form a polymer Pa injected having a refractive index n a dissolved a polymerization initiator, A polymer P having a refractive index n a obtained by dissolving a polymerization initiator in a hollow cylindrical container having one end closed.
After injecting a monomer Ma solution for forming a and polymerizing it by heat or light or the like, terminating the polymerization in a gel state or terminating the step of completing the polymerization 100%, and removing the cylindrical container closing member, was immersed in the monomer Mb solution to form a polymer Pb having different refractive index n b and a cylindrical container wherein the refractive index n a, or monomer Mb maintained under steam atmosphere, said heavy Monomer M toward the other end from the surface of the united Pa
b is diffused and copolymerized to form a refractive index distribution in which the refractive index continuously changes spherically from the opening end. Hereinafter, a description will be given based on examples of the present invention.

【0012】図1は、本発明による光学素子作成方法の
一実施例を説明するための構成図で、図中、1はフレー
ム、2は中空部分である。中空部分以外が光吸収部材で
充填形成された円筒容器、すなわちフレーム1の中空部
分2に屈折率naを有するPaを形成するモノマーMa
をa(g)、重合開始剤b(g)を流し込む。加熱する
ことにより重合を進行させる。重合温度T、時間tの条
件設定によりゲル状態で重合を停止、あるいは、重合を
100%完了させる。次に、e(℃)に加熱されたMb
モノマーf(g)中に上記により作成したブロックを入
れ、h時間保持し、Mbモノマーを前記Ma重合体中に
拡散、重合させる。その後、拡散後のブロックをMbモ
ノマーから分離し、最終的にi(℃)、j時間加熱し重
合を完了させる。このようにして、屈折率分布がレンズ
表面の平面上の1点を中心として放射方向に向けて次第
に変化する。
FIG. 1 is a block diagram for explaining an embodiment of a method for producing an optical element according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a frame, and 2 denotes a hollow portion. A cylindrical container filled with a light absorbing member except for the hollow portion, that is, a monomer Ma which forms Pa having a refractive index n a in the hollow portion 2 of the frame 1.
A (g) and a polymerization initiator b (g). The polymerization proceeds by heating. The polymerization is stopped in a gel state by setting the conditions of the polymerization temperature T and the time t, or the polymerization is completed 100%. Next, Mb heated to e (° C.)
The block prepared as described above is placed in the monomer f (g), held for h hours, and the Mb monomer is diffused and polymerized in the Ma polymer. Thereafter, the block after diffusion is separated from the Mb monomer, and finally heated at i (° C.) for j hours to complete the polymerization. In this way, the refractive index distribution gradually changes in the radial direction about one point on the plane of the lens surface.

【0013】図1の例は、外形が矩形形状のものを示
す。モノマーの液体をフレーム1の内部に充填する際に
プレート8で片側を封止すると液体が漏れるのを防止で
きる。ここで、フレーム1はカーボン等の光吸収剤等を
分散させたプラスチック、ガラス、金属等を用いること
ができる。Maとして、例えば、2.2.2トリフロロ
エチルメタクリレート、1.1.5トリヒドロパーフロ
ロペンチルメタクリメート等フッ素を含んだメタクリル
酸系のモノマー、あるいは、以下の式で表されるモノマ
ー等を選択することができる。
FIG. 1 shows an example in which the outer shape is rectangular. If one side is sealed with the plate 8 when filling the frame 1 with the monomer liquid, the liquid can be prevented from leaking. Here, the frame 1 can be made of plastic, glass, metal, or the like in which a light absorber such as carbon is dispersed. As Ma, for example, a methacrylic acid-based monomer containing fluorine such as 2.2.2 trifluoroethyl methacrylate, 1.1.5 trihydroperfluoropentyl methacrylate, or a monomer represented by the following formula: You can choose.

【0014】[0014]

【表1】 [Table 1]

【0015】モノマーMbとして、例えば、メタクリレ
ート系ではベンジルアクリレート、ビニルフェニルアク
リレート、エチレンジメタクリレート、ベンジルメタク
リレート、βメタリルメタクリレートほか、以下に示す
基を2種類以上有する(同一基でも可)モノマーより選
択することもできる。
As the monomer Mb, for example, in the case of methacrylates, it is selected from benzyl acrylate, vinyl phenyl acrylate, ethylene dimethacrylate, benzyl methacrylate, β methallyl methacrylate, and a monomer having two or more of the following groups (the same group may be used). You can also.

【0016】[0016]

【表2】 [Table 2]

【0017】モノマーMaの重合体ポリマーPaの屈折
率をna、モノマーMbの重合体ポリマーPbの屈折率
をnbとすると、na<nbとなる。また、重合開始剤に
はヒドロキノン、ベンジルパーオキサイド等任意のもの
を使用できる。図2は、屈折率分布の形成工程を示す図
で、図中、3は充填物、4は屈折率分布の形成部、5は
重合物、6はフレームで、その他図1と同じ作用をする
部分は同一の符号を付してある。図(a)にはフレーム
のみの状態、図(b)にはMaモノマーをフレームの中
空部に充填し、加熱保温により重合を開始してゲル化し
た状態、図(c),図(d)にはMbモノマーを拡散さ
せたのち重合し、屈折率分布がレンズ表面の平面上の1
点を中心として放射方向に向けて次第に変化する屈折率
分布を形成した状態を示す。図(b)ののち直接図
(c)の右側に示すように両面から同時に拡散をおこな
ってもよい。条件の適正設定により屈折率分布(GRI
N)単レンズの光量分布を制御することが可能である。
If the refractive index of the polymer polymer Pa of the monomer Ma is n a and the refractive index of the polymer polymer Pb of the monomer Mb is n b , then n a <n b . Further, any polymerization initiator such as hydroquinone and benzyl peroxide can be used. FIG. 2 is a view showing a process of forming a refractive index distribution. In the drawing, reference numeral 3 denotes a filler, 4 denotes a portion where the refractive index distribution is formed, 5 denotes a polymer, and 6 denotes a frame. Portions are given the same reference numerals. Fig. (A) shows a state of only the frame, and Fig. (B) shows a state in which a hollow portion of the frame is filled with a Ma monomer, polymerization is started by heating and keeping the temperature, and gelation is performed. Is polymerized after diffusing the Mb monomer, and the refractive index distribution becomes 1 on the plane of the lens surface.
This shows a state in which a refractive index distribution that gradually changes in the radial direction with respect to a point is formed. The diffusion may be performed simultaneously from both sides as shown on the right side of FIG. The refractive index distribution (GRI
N) It is possible to control the light quantity distribution of the single lens.

【0018】図3は、本発明による光学素子作成方法の
他の実施例を示す図で、図中、6は外形を円柱体にした
フレームで、該フレーム6は用途により最適の形状を選
択できる。
FIG. 3 is a view showing another embodiment of the method for producing an optical element according to the present invention. In the figure, reference numeral 6 denotes a frame having a cylindrical outer shape, and the frame 6 can select an optimum shape depending on the application. .

【0019】図3は、本発明による光学素子作成方法の
更に他の実施例を示す図で、図中、7は直方体の形状を
したフレームである。中空の円筒が複数個密集して板状
に配設され、中空部分以外が光吸収部材で充填形成され
た円筒容器、すなわちフレーム1の中空部分に屈折率n
aを有するPaを形成するモノマーMaをa(g)、重
合開始剤b(g)を流し込む。加熱することにより重合
を進行させる。重合温度T、時間tの条件設定によりゲ
ル状態で重合を停止、あるいは、重合を100%完了さ
せる。次に、e(℃)に加熱されたMbモノマーf
(g)中に上記により作成したブロックを入れ、h時間
保持し、Mbモノマーを前記Ma重合体中に拡散、重合
させる。その後、拡散後のブロックをMbモノマーから
分離し、最終的にi(℃)、j時間加熱し重合を完了さ
せ、屈折率分布がレンズ表面の平面上の1点を中心とし
て放射方向に向けて次第に変化する屈折率分布を形成し
たものである。
FIG. 3 is a view showing still another embodiment of the method for producing an optical element according to the present invention. In the figure, reference numeral 7 denotes a rectangular parallelepiped frame. A plurality of hollow cylinders are densely arranged in a plate shape, and the other than the hollow portion is filled with a light absorbing member.
a (g) is poured into a monomer Ma which forms Pa having a, and a polymerization initiator b (g) is poured. The polymerization proceeds by heating. The polymerization is stopped in a gel state by setting the conditions of the polymerization temperature T and the time t, or the polymerization is completed 100%. Next, the Mb monomer f heated to e (° C.)
The block prepared above is placed in (g), held for h hours, and the Mb monomer is diffused and polymerized in the Ma polymer. Thereafter, the block after diffusion is separated from the Mb monomer, and finally heated at i (° C.) for j hours to complete the polymerization, and the refractive index distribution is directed radially around one point on the plane of the lens surface. It forms a gradually changing refractive index distribution.

【0020】図5は、本発明による光学素子作成方法の
更に他の実施例を示す図である。2次元配列されたレン
ズ間の合成光量分布の不均一性(光量ムラ)をより低減
するために、レンズを千鳥配列したものである。このよ
うにすることで、レンズの配列周期に応じて発生する光
量ムラを低減することができる。
FIG. 5 is a view showing still another embodiment of the method for producing an optical element according to the present invention. The lenses are arranged in a staggered arrangement in order to further reduce the non-uniformity (light amount unevenness) of the combined light amount distribution between the two-dimensionally arranged lenses. By doing so, it is possible to reduce the light amount unevenness that occurs according to the arrangement cycle of the lenses.

【0021】図6(a),(b)は、本発明による光学
素子作成方法の更に他の実施例を示す図である。1列あ
るいは2列のレンズアレイを形成した例で、ファクシミ
リ、イメージスキャナの原稿読み取り部、光プリンタヘ
ッド等の結像素子として用いられる。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing still another embodiment of the method for producing an optical element according to the present invention. An example in which one or two rows of lens arrays are formed, which is used as a facsimile, a document reading unit of an image scanner, or an image forming element such as an optical printer head.

【0022】図7は、アレイレンズに形成した際の像合
成状態を示す図で、図中、11〜14及び11′〜1
4′は像である。それぞれのレンズで各レンズの径以上
の領域をカバーするように諸元を定め、各レンズで形成
される像を合成することができる。また、レンズの境界
部分に遮光層が形成されているため隣接レンズ間のクロ
ストークが発生しない。
FIG. 7 is a view showing the state of image synthesis when formed on an array lens. In the figure, 11 to 14 and 11 'to 1
4 'is an image. The specifications are determined so that each lens covers an area larger than the diameter of each lens, and an image formed by each lens can be synthesized. Further, since the light shielding layer is formed at the boundary between the lenses, no crosstalk occurs between adjacent lenses.

【0023】[0023]

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 (1)請求項1、請求項3に対応する効果;屈折率分型
レンズを形成するベース板をレンズとは別の部材で形成
するため、寸法安定性が高い、フレームを最初から必要
な形状に加工しておくことができ、組付けが容易になる
などの効果も期待できる。 (2)請求項2、請求項4に対応する効果;屈折率分型
レンズを形成するベース板を光吸収部材で形成するた
め、隣接レンズ間のクロストークを低減することができ
結像性能の向上がはかれる。また、GRINレンズの配
設位置、長さを適切に定め正立実像を得る関係を満た
し、レンズ間の像合成ができる構成とすることで任意の
面積をカバーするレンズアレイを容易に得ることができ
る。
As apparent from the above description, the present invention has the following effects. (1) Effects corresponding to claims 1 and 3; since the base plate forming the refractive index-divided lens is formed of a member different from the lens, the dimensional stability is high, and the frame is required to have the necessary shape from the beginning. It can be expected that effects such as easy assembling can be obtained. (2) Effects corresponding to the second and fourth aspects: since the base plate forming the refractive index dividing lens is formed of a light absorbing member, crosstalk between adjacent lenses can be reduced, and the imaging performance can be improved. Improve. Further, the arrangement and length of the GRIN lens are appropriately determined so as to satisfy the relationship of obtaining an erect real image, and a lens array covering an arbitrary area can be easily obtained by adopting a configuration capable of combining images between lenses. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による光学素子作成方法の一実施例を説
明するための図である。
FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of a method for producing an optical element according to the present invention.

【図2】屈折率分布の形成工程を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a process of forming a refractive index distribution.

【図3】本発明による光学素子作成方法の他の実施例を
示す図である。
FIG. 3 is a view showing another embodiment of the method for producing an optical element according to the present invention.

【図4】本発明による光学素子作成方法の更に他の実施
例を示す図である。
FIG. 4 is a view showing still another embodiment of the optical element producing method according to the present invention.

【図5】本発明による光学素子作成方法の更に他の実施
例を示す図である。
FIG. 5 is a view showing still another embodiment of the optical element producing method according to the present invention.

【図6】本発明による光学素子作成方法の更に他の実施
例を示す図である。
FIG. 6 is a view showing still another embodiment of the optical element producing method according to the present invention.

【図7】アレイレンズに形成した際の像合成状態を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an image combining state when formed on an array lens.

【図8】従来のレンズ体(単体)を示す図である。FIG. 8 is a view showing a conventional lens body (single body).

【図9】従来のレンズ体(複数体)を示す図である。FIG. 9 is a view showing a conventional lens body (a plurality of bodies).

【図10】レンズ体における屈折率光分布の一例を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a refractive index light distribution in a lens body.

【図11】隣接レンズ間のフロストークを示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing floss talk between adjacent lenses.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フレーム(矩形体) 2 中空部分 3 充填物 4 屈折率分布の形成部 5 重合物 6 フレーム(円柱体) 7 フレーム(直方体) 8 プレート DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frame (rectangular body) 2 Hollow part 3 Filler 4 Forming part of refractive index distribution 5 Polymer 6 Frame (cylindrical body) 7 Frame (cuboid) 8 Plate

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一端が閉鎖された中空の円筒容器が複数
個密集して板状に配設されている容器に、重合開始剤を
溶解した屈折率naを有する重合体Paを形成する単量
体Ma溶液を注入し、熱または光等により重合させ、ゲ
ル状態で重合を停止させるか、あるいは重合を100%
完了させる工程を終了した円筒容器を前記屈折率na
は異なる屈折率nbを有する重合体Pbを形成する単量
体Mb溶液中に侵漬し、または前記単量体Mb蒸気雰囲
気下に保持し、前記重合体Pa表面より他端に向け単量
体Mbを拡散、共重合させて屈折率が開口端部から球面
状に連続的に変化する屈折率分布を形成することを特徴
とする光学素子作成方法。
1. A method for forming a polymer Pa having a refractive index n a in which a polymerization initiator is dissolved in a container in which a plurality of hollow cylindrical containers each having a closed end are densely arranged in a plate shape. Polymer solution is injected and polymerized by heat or light, and the polymerization is stopped in a gel state, or the polymerization is performed by 100%
It was immersed the finished cylindrical vessel the step of completing the monomer Mb solution to form a polymer Pb having different refractive index n b and the refractive index n a, or the under monomer Mb vapor atmosphere Holding and diffusing and copolymerizing the monomer Mb from the surface of the polymer Pa toward the other end to form a refractive index distribution in which the refractive index continuously changes spherically from the opening end to the spherical surface. How to make an optical element.
【請求項2】 一端が閉鎖された中空の円筒容器が複数
個密集して板状に配設され中空以外の部分が光吸収部材
で充填されている容器に、重合開始剤を溶解した屈折率
aを有する重合体Paを形成する単量体Ma溶液を注
入し、熱または光等により重合させ、ゲル状態で重合を
停止させるか、あるいは重合を100%完了させる工程
を終了した円筒容器を前記屈折率naとは異なる屈折率
bを有する重合体Pbを形成する単量体Mb溶液中に
侵漬し、または単量体Mb蒸気雰囲気下に保持し、前記
重合体Pa表面より他端に向けて単量体Mbを拡散、共
重合させて屈折率が開口端部から球面状に連続的に変化
する屈折率分布を形成することを特徴とする光学素子作
成方法。
2. A refractive index obtained by dissolving a polymerization initiator in a container in which a plurality of hollow cylindrical containers each having a closed end are densely arranged in a plate shape and a portion other than the hollow portion is filled with a light absorbing member. Inject a monomer Ma solution to form a polymer Pa having a na and polymerize by heat or light, etc., and terminate the polymerization in a gel state. The polymer Pb having a refractive index n b different from the refractive index n a is immersed in a monomer Mb solution for forming a polymer Pb, or is kept under a monomer Mb vapor atmosphere, and is separated from the surface of the polymer Pa by another. A method for producing an optical element, comprising diffusing and copolymerizing a monomer Mb toward an end to form a refractive index distribution in which a refractive index continuously changes spherically from an opening end.
【請求項3】 一端が閉鎖された中空の円筒容器が複数
個密集して板状に配設されている容器に、重合開始剤を
溶解した屈折率naを有する重合体Paを形成する単量
体Ma溶液を注入し、一端が閉鎖された中空の円筒容器
に、重合開始剤を溶解した屈折率naを有する重合体P
aを形成する単量体Ma溶液を注入し、熱または光等に
より重合させ、ゲル状態で重合を停止させるか、あるい
は重合を100%完了させる工程を終了し、前記円筒容
器の閉鎖部材を除去したのち、該円筒容器を前記屈折率
aとは異なる屈折率nbを有する重合体Pbを形成する
単量体Mb溶液中に侵漬し、または単量体Mb蒸気雰囲
気下に保持し、前記重合体Pa表面より他端に向け単量
体Mbを拡散、共重合させて屈折率が開口端部から球面
状に連続的に変化する屈折率分布を形成することを特徴
とする光学素子作成方法。
3. A method for forming a polymer Pa having a refractive index n a in which a polymerization initiator is dissolved, in a container in which a plurality of hollow cylindrical containers each having a closed end are densely arranged in a plate shape. Polymer solution having a refractive index n a in which a polymerization initiator is dissolved in a hollow cylindrical container having one end closed.
A monomer Ma solution for forming a is injected, polymerized by heat or light, and the polymerization is stopped in a gel state or the step of completing the polymerization 100% is completed, and the closing member of the cylindrical container is removed. After the, then immersed the cylindrical vessel the monomer Mb solution to form a polymer Pb having different refractive index n b and the refractive index n a, or maintained under monomer Mb vapor atmosphere, Forming an optical element by diffusing and copolymerizing the monomer Mb from the surface of the polymer Pa toward the other end to form a refractive index distribution in which the refractive index continuously changes spherically from the opening end; Method.
【請求項4】 一端が閉鎖された中空の円筒容器が複数
個密集して板状に配設され、中空以外の部分が光吸収部
材で充填されている容器に、重合開始剤を溶解した屈折
率naを有する重合体Paを形成する単量体Ma溶液を
注入し、一端が閉鎖された中空の円筒容器に、重合開始
材を溶解した屈折率naを有する重合体Paを形成する
単量体Ma溶液を注入し、熱または光等により重合さ
せ、ゲル状態で重合を停止させるか、あるいは重合を1
00%完了させる工程を終了し、前記円筒容器の閉鎖部
材を除去したのち、該円筒容器を前記屈折率naとは異
なる屈折率nbを有する重合体Pbを形成する単量体M
b溶液中に侵漬し、または単量体Mb蒸気雰囲気下に保
持し、前記重合体Pa表面より他端に向け単量体Mbを
拡散、共重合させて屈折率が開口端部から球面状に連続
的に変化する屈折率分布を形成することを特徴とする光
学素子作成方法。
4. A refraction in which a polymerization initiator is dissolved in a container in which a plurality of hollow cylindrical containers each having a closed end are densely arranged in a plate shape, and a portion other than the hollow portion is filled with a light absorbing member. single the rate n a polymer Pa injecting a monomer Ma forming solutions having, in a hollow cylindrical container with one end closed to form a polymer Pa having a refractive index n a dissolved a polymerization initiator material Polymer solution is injected and polymerized by heat or light, and the polymerization is stopped in a gel state.
Exit 00% STEP to complete, the after removing the closure member of the cylindrical container, the monomer M to form a polymer Pb having different refractive index n b and a cylindrical container wherein the refractive index n a
b. Dipped in the solution, or kept in a vapor atmosphere of monomer Mb, and diffused and copolymerized monomer Mb from the surface of the polymer Pa toward the other end, so that the refractive index was spherical from the open end. A method of forming an optical element, wherein a refractive index distribution that changes continuously is formed.
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