JP5374021B2 - 屈折率分布型レンズ、屈折率分布型レンズの製造方法、立体画像撮像装置、および立体画像再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、屈折率分布型レンズおよび屈折率分布型レンズの製造方法に関する。例えば、レンズ群を利用したIntegralPhotography(以下、ＩＰと略す)方式立体テレビの撮像装置および再生装置の屈折率分布型レンズアレーパネルとして使用される、屈折率分布型レンズおよび屈折率分布型レンズの製造方法に関する。

任意の視点から自由に見られる立体テレビ方式の一つとして、平面状に配列された屈折率分布レンズ群を用いたＩＰが知られている（例えば、特許文献１参照）。尚、本明細書では、屈折率分布レンズのことを、ＧＲＩＮレンズ、又は、単にＧＩレンズとも呼ぶ。

図３０は、特許文献１の立体撮像装置の構成を示している。

図３０において、１２１_１、１２１_２、…、１２１_ｎは、それぞれ光ファイバであり、１２２はそれらの全体を撮像するテレビジョンカメラである。

光ファイバ１２１_１、１２１_２、…、１２１_ｎは、中心部ほど屈折率が高い屈折率分布を有しているので、これらの光ファイバに平行光が入射すると光は蛇行し、ある特定の点で結像する。そして、光ファイバ１２１_１、１２１_２、…、１２１_ｎは、正立像となる結像位置が各光ファイバの端面になるように、その長さが設定されている。

これらの光ファイバ１２１_１、１２１_２、…、１２１_ｎを、図３０に示すようにそれぞれの入出射端面が同一平面上に２次元配置されるように配列してレンズ群としても、互いに干渉することなく、実質的に光学的障壁が設けられたと同じ効果が得られる。さらに、出射端面では、正立像が得られているので、凹凸が逆転した偽像ではなく、正しい立体像が再生できる。

ところで、最近、安価な樹脂材料を使用した屈折率分布型レンズが開発されている。この屈折率分布型レンズを作製する方法として、光学媒体中のモノマーを光により重合して屈折率を変化させることを利用して、光量を調節するマスク設置と光照射の簡単なプロセスで屈折率分布型導波路を作製する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

また、特許文献２と同様の光重合反応を利用する方法で、異なる２方向から紫外線を照射して、同心円状の屈折率分布を有する導波路型レンズを作製するものもある（例えば、特許文献３参照）。

また、特許文献２と同様の光重合反応を利用する方法で、照射光量を変化させることで屈折率分布を有する光導波路を作製するものもある（例えば、特許文献４参照）。
特開平１０−１５０６７５号公報 特開昭６０−６４３１０号公報（例えば、第１図） 特開昭６０−１７５０１０号公報（例えば、第１図） 特開平１−１３４３１０号公報（例えば、第１図）

しかしながら、図３０に示す様に光ファイバをマトリックス状に配列した構成では、光軸の位置合わせに時間を要するため量産性に欠け、高価なものとなるという問題がある。

また、プロジェクタ等では投影部分が高温になるので耐熱性のあるレンズが必要となるが、従来の光重合反応を利用した樹脂製のレンズでは、８０℃以上の耐熱性が無く、プロジェクタ等には使用できなかった。

特許文献２〜特許文献４の従来の屈折率分布型レンズの作製方法では、導波路型屈折率分布レンズ単体を作製することは可能であるが、周囲から化学反応を起こすプロセスのため、一度に１個の屈折率分布型レンズしか作製することができない。

従って、これらの従来の作製方法で作製された屈折率分布型レンズを利用してＩＰ用パネルを製造する場合、１０，０００個以上の屈折率分布型レンズをそれぞれ光軸調整をしてマトリックス状に配列する組立工程が必要なため量産性に欠ける。そのため、たとえ樹脂材料が安価であっても、従来のガラス製ＧＲＩＮレンズや屈折率分布型の光ファイバーを用いる場合と同様に高価格なものとなってしまう。

本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、従来に比べて量産性に優れた屈折率分布型レンズ、及び屈折率分布型レンズの製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、屈折率分布を有する領域を複数含む屈折率分布型レンズであって、
前記屈折率分布型レンズは、ポリシランを含む、膜厚が１００μｍより大きい板状部材であり、
前記領域の前記屈折率分布は、酸化物が所定の分布で添加された前記ポリシランを含む板状部材を露光し、酸化反応に沿って形成した分布であり、
前記板状部材の面に平行な方向における屈折率の変化を含む分布であり、
且つ前記面に垂直な方向における屈折率の実質的な変化を含まない分布である、
屈折率分布型レンズである。

又、他の本発明は、屈折率分布を有する領域を複数含む屈折率分布型レンズの製造方法であって、
酸化物が所定の分布で添加されたシート状のポリシラン材を準備するポリシラン材準備工程と、
前記ポリシラン材の内に前記屈折率分布を形成させるために、強度分布を有する紫外線を前記ポリシラン材に照射する紫外線照射工程とを備え、
前記酸化物の前記分布は、前記紫外線が照射される前記ポリシラン材の照射面に近い方が遠い方に比べて前記酸化物の濃度が低い分布である、屈折率分布型レンズの製造方法である。

本発明は、従来に比べて量産性に優れた屈折率分布型レンズ、及び屈折率分布型レンズの製造方法を提供できるという効果を発揮する。

以下、本発明の実施の形態及び、それに関連する技術の発明について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
ここでは、本発明に係る屈折率分布型レンズ、及びそれを用いた立体画像撮像装置、及び立体画像再生装置の一実施の形態についてそれぞれ説明する。

図１は、本発明の屈折率分布型レンズの一例である導波路型屈折率分布レンズマトリクスを使用した立体画像撮像装置の構成を説明するための概略斜視図である。

図２は、導波路型屈折率分布レンズ（コア）の断面を示しており、入射ビーム状態と出射ビーム状態等を表した模式図である。

図３は、本発明の屈折率分布型レンズの一例である導波路型屈折率分布レンズマトリクス９０４を使用した立体画像再生装置の構成を示す概略斜視図である。

先ず、図１を参照しながら、本実施の形態の立体画像撮像装置の構成を述べるとともに、屈折率分布型レンズの構成も同時に説明する。

本実施の形態の立体画像撮像装置は、図１に示すように、導波路型屈折率分布レンズマトリクス９０４（以下、ＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４とも呼ぶ）と、導波路型屈折率分布レンズマトリクス９０４の全体を撮像するカメラ９０５とで構成される。

また、ＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４は、導波路型屈折率分布レンズアレー（積層用部材）９０３が、その膜厚９０６方向（図中のｙ軸方向に対応）に積層された構造を有している。

即ち、導波路型屈折率分布レンズアレー９０３（以下、ＷＧ型ＧＩレンズアレー９０３とも呼ぶ）は積層用部材であって、複数の導波路型屈折率分布レンズ９０１（ＷＧ型ＧＩレンズ９０１とも呼ぶ）と、その屈折率分布の領域以外の部位にポリシラン製のクラッド９０２とを具備する構成である。

この屈折率分布は、ＷＧ型ＧＩレンズアレー９０３の積層面の方向（図中のｘ軸方向に対応）に平行な複数の中心軸９４１上でそれぞれ最大となり各中心軸９４１からの距離に従ってほぼ放物線状に低下する屈折率分布である。

尚、積層されたＷＧ型ＧＩレンズアレー９０３は、その積層面において、接着材により互いに固定されている。また、ＷＧ型ＧＩレンズアレー９０３の、図１におけるｘ軸（積層用部材の幅９４７に対応）、ｙ軸（膜厚９０６に対応）、及びｚ軸（レンズ長７に対応）方向のそれぞれの長さの関係は、あくまで模式的に表したものであり、これに限られない。

ＷＧ型ＧＩレンズ９０１は、ポリシラン構造を主成分とするＷＧ型ＧＩレンズ９０１の中心軸９４１からの距離に従って増加するシロキサン構造の分布を有するコア部材である。このシロキサン構造の分布は、上述した放物線状と逆向きであり、中心軸９４１において最小値を呈しており、中心軸９４１について対称な放物線状の形状である（図５（ａ）参照）。このシロキサン構造の分布の形成方法については、更に後述する。また、ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の両端面９４３，９４５は、ＷＧ型ＧＩレンズアレー９０３の入射側と出射側の面に露出している。

尚、ＷＧ型ＧＩレンズ９０１が、本発明の「屈折率分布を有する領域」の一例である。また、ＷＧ型ＧＩレンズアレー９０３が、本発明の「積層用部材」の一例であり、中心軸９４１が、本発明の「所定の軸」の一例である。また、ＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４が、本発明の「屈折率分布型レンズ」の一例である。

次に、本実施の形態の原理を説明する。

一般的に屈折率分布レンズの入出力特性は式１で決まるので、図２に示す様に、入射ビーム状態（ｒ_１，θ_１）と出射ビーム状態（ｒ_２，θ_２）が決まれば、ＷＧ型ＧＩレンズの形状（ａ，Ｌ）および屈折率分布（ｎ_０，ｇ）が設計できる。

ただし、ｒ_１およびｒ_２は、入射光および出射光のレンズ中心（光軸）からのズレを表している。θ_１およびθ_２は、入射光および出射光の入出射角度を表している。ａは、レンズ径（コア径＝実質上ＷＧ−ＧＲＩＮレンズの膜厚）を、Ｌは、レンズ長７を表している。ｎ_０は、光軸上のコア屈折率を、ｇは、屈折率分布定数である。

図２は、ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の断面を示しており、入射ビーム状態と出射ビーム状態等を表した模式図である。

次に、上記式１を用いて、図２を参照しながら本実施の形態の原理を具体的に説明する。

本実施の形態のＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４から距離ｌ（ｌは、アルファベットＬの小文字である）だけ離れた被写体からの出射光は、ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の入射端面９４３上の入射光（ｒ_１＜ａ，θ_１＝tan^-1（ｒ_１／ｌ））とみなされるので、出射端面９４５上の出射光（ｒ_２，θ_２）は式２で表される。

式２から、ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の出射端面９４５上で正立像を結像する条件（ｒ_２＝０）は式３となる（ただし、ｍは整数）。

また、ＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４から被写体までの距離ｌ（エル）は近似的に十分大きいので、式３は近似的に式４になる。

式４から分かるように、正立像を形成するための条件として、式４を満たす様にｇ（屈折率分布定数）とＬ（レンズ長）を決めれば良い。

尚、ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の出射端面９４５に結像する光学像の大きさは出射端面９４５の大きさを超えることがないので、ＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４を構成する各ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の端面の光学像が互いに干渉することはない。

また、ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の屈折率分布形状は、厳密には無限級数で表現されるものであるが、図１で説明した様に、屈折率の最大点に対して軸対称形状（ここでの対称軸は、図１の中心軸９４１に対応する）であることと、製造プロセス上の屈折率分布精度の実現性を考えると、近似的に放物線（２次関数）形状であれば良い。もちろん、無限級数的に屈折率分布形状を制御できればそれに越したことはない。

次に、本実施の形態の立体画像撮像装置の動作説明を行う。

１．ＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４の入射端面９４３側から所定距離はなれた位置に配置された被写体（図示省略）からの光が各ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の入射端面９４３から入射して、各ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の出射端面９４５毎に、被写体のそれぞれ異なる正立像が形成される。

２．上記正立像を全て撮影できる位置に配置したカメラ９０５により、これらの正立像を撮影する。

３．この様にして得られた画像データは、所定の記録媒体に記録するか、後述する再生装置側に送る。

次に、図３を参照しながら、本実施の形態の立体画像再生装置の構成を述べるとともに、本発明の屈折率分布型レンズの一構成も同時に説明する。

本実施の形態の立体画像再生装置は、図３に示すように、画像表示部９０８と、画像表示部９０８の表示動作を制御するための制御回路（図示省略）と、ＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４から構成されている。ＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４は、図１で説明したものと同じであり、その他、図３において、図１と同じ構成のものは同じ符号を付している。

画像表示部９０８は、ＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４の各入射端面９４３に対応して、図１に示す立体画像撮像装置に含まれるカメラ９０５により撮像した像を表示するための液晶表示装置のディスプレー部である。又、画像表示部９０８は、その表示面上に表示されるべき各正立像が、対向配置されたＷＧ型ＧＩレンズ９０１のそれぞれの入射端面９４３に対応する位置に表示される様に調整されている。

尚、画像表示部９０８の表示面は、ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の焦点位置に配置されている。

次に、本実施の形態の立体画像再生装置の動作説明を行う。
１．制御回路は、図１のカメラ９０５により撮影した複数の正立像の画像データを、図３の画像表示部９０８の所定位置に再生し表示する。
２． 各正立像の表示位置は、各ＷＧ型ＧＩレンズ９０１に対応する位置であるので、これら再生画像からの光が各ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の入射端面９４３に入射し、各出射端面９４５から出射して、それぞれの光が視聴者９０９の眼に入る。この様にして、視聴者９０９の脳の中で立体画像が認識される。

具体的には、視聴者９０９が、本実施の形態の立体画像表示装置の前で、その居場所を自由に変えてその表示面を見ると、それに応じて認識される映像が変化する。これにより、視聴者９０９は立体画像の臨場感を得ることが出来るものである。

次に、図４〜図７を参照しながら、上述したポリシラン製のＷＧ型ＧＩレンズ９０１の製造プロセスの基本的なメカニズムを説明する。以下の説明では、前半部で概要説明を行い、後半部でより具体的な説明を行う。

図４は、紫外線の照射等による硬化前のポリシラン系樹脂の、ポリシラン構造９１１の変化を化学式で示した模式図である。

ここでは先ず、上述した通り基本メカニズムの概要を説明する。

図４に示す様に、硬化前のポリシラン系樹脂（図５（ｃ）のステップ５０１の積層用ポリシラン９１０参照）に対するＵＶ（紫外線）露光や熱処理によって起こる硬化時の酸化反応により、高屈折率のポリシラン構造９１１が低屈折率のシロキサン構造９１２に変化する。

即ち、図５（ｃ）に示す様に、硬化前の積層用ポリシラン９１０について説明すると、そのＵＶ照射されている側から酸化反応が起こり、シロキサン構造９１２が生成される。

その結果、図５（ａ）に示す様に、シロキサン構造９１２が多く分布する硬化前の積層用ポリシラン９１０の表面付近では、シロキサン構造９１２に取り込まれた酸素の分布により酸素濃度が増加する。

即ち、ＵＶ照射用光源側の硬化前の積層用ポリシラン９１０の表面から中心に向かうに従って酸素濃度が減少しており、このことは、低屈折率のシロキサン構造９１２が、上述した酸素濃度に比例する様に分布形成されたことを意味している。換言すれば、硬化後の積層用ポリシラン９１０’の表面から中心に向かうに従って屈折率が減少する屈折率分布が形成される（図５（ｂ）参照）。

ここで、図５（ａ）は、硬化前の積層用ポリシラン９１０の両側からＵＶ照射した場合の、シロキサン構造９１２に取り込まれた酸素の濃度分布について、ＵＶ照射量（照射強度及び時間）の違い（図５（ｃ）のステップ５０１〜５０３参照）による変化を示した概略図である。図中の横軸が酸素濃度を表し、縦軸が膜厚（図５（ｃ）のｙ軸方向）の中心からの距離を表す。

また、図５（ｂ）は、図５（ａ）で述べた内容を、屈折率分布の変化という観点から表した概略図であり、同時にポリシラン構造９１１の分布状態をも表している。図中の横軸が屈折率を表し、縦軸が膜厚（図５（ｃ）のｙ軸方向）の中心からの距離を表す。

尚、ここでは、説明を簡単にするために、硬化前の積層用ポリシラン９１０、硬化後の積層用ポリシラン９１０’のＹ−Ｙ断面（図５（ｃ）参照）に関してのみ説明しているが、Ｘ−Ｘ断面についても同様である。Ｘ−Ｘ断面の分布に関しては、後述する（図７（ａ）参照）。

このように、酸素濃度分布と負の相関を呈するポリシラン構造９１１の多い部位９６４と、酸化により発生するシロキサン構造９１２の多い部位９６６が分布するので、ＵＶ照射の仕方で自由に屈折率分布を形成することができる（図５（ｃ）のステップ５０２参照）。

尚、硬化前の積層用ポリシラン９１０の膜厚が小さい場合は、雰囲気中の酸素を消費することができる。しかし、硬化前の積層用ポリシラン９１０の膜厚が大きい場合や、硬化前の積層用ポリシラン９１０が透明基板９６０（図５（ｃ）参照）上に配置されるなどして片側が直接空気に触れない状況においては、雰囲気中の酸素以外に、硬化前の積層用ポリシラン９１０の内部に予め、酸素、酸化物あるいは過酸化物等を拡散させておくことで、雰囲気の酸素が及ばない内部にまで屈折率分布を形成することができる。

また、透明基板９６０側と空気側（図５（ｃ）参照）では酸素供給量（酸素濃度）が異なる。そのため、両側から等量のＵＶ照射量が照射される場合は、酸素供給量の多い空気側の屈折率低下が大きいので最大屈折率の位置が透明基板９６０側に移動する。しかし、透明基板９６０側から照射するＵＶ照射量を空気側よりも多くして、ＵＶ照射量を非対称にすることにより、空気側の酸化反応が抑制されるため、膜厚の中心対称の屈折率分布を形成することができる。

一方、ＧＩ型スラブ導波路（例えば、図１１のポリシラン６０１に相当）のように、膜厚方向（図１１のｙ軸方向に相当）の中心位置で極大を有し、中心からの距離にしたがって屈折率が中心対称にほぼ放物線に沿って低下する屈折率分布を形成する場合は、積層用ポリシランの両側から同じ強度のＵＶ照射を行えばよい（図１１（ａ）の紫外線９２２参照）。

ただし、ＵＶ露光で硬化する場合に基板側から露光する場合は、基板材料として、ＵＶに対して透明な材料、例えば、石英やほう珪酸ガラスなどのガラスやＵＶを透過する樹脂やＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３などの結晶性基板を使用する。

次に、図５（ｃ）を参照しながら、本願特有の製造プロセスの基本メカニズムをより具体的に説明する。

また、図５（ｃ）は、硬化前の積層用ポリシラン９１０に、両側からＵＶ（紫外線）照射を行った場合の、各ステップ５０１〜５０３におけるシロキサン構造９１２の分布の変化の様子を模式的に示した断面図である。図５（ｃ）では、ドットの濃淡により分布状態を模式的に表した。具体的には、ポリシラン構造９１１の多く分布している箇所はドットの密度を高くし、シロキサン構造９１２の多く分布している箇所はドットの密度を低くした。

まず、図５（ｃ）のステップ５０１では、硬化前の積層用ポリシラン９１０を、紫外線が透過可能な透明基板９６０上に置き、その両面側にＵＶ透過率分布第１マスク９１４とＵＶ透過率分布第２マスク９１５とが配置されている。これらの第１マスク９１４，第２マスク９１５の更に外側に、ＵＶ照射部（図示省略）が配置されている。

第１マスク９１４，第２マスク９１５は、場所によりＵＶ透過率が異なる様に予め構成されている。図１に示すように、膜厚９０６の方向（図中のｙ軸方向）と積層用部材の幅９４７の方向（図中のｘ軸方向）の、２次元的に屈折率が分布するポリシラン製ＷＧ型ＧＩレンズ９０１の作製方法には、図６に示す所定の透過率分布特性を有する第１、第２マスク９１４，９１５が必要となる。

図６に示したマスクのＵＶ透過率分布９１３は、ＵＶ透過率を示す縦軸を対称軸とするほぼ放物線形状に沿ってＵＶ透過率が増加する紫外線透過率分布特性を有している。

即ち、同図に示す様に、マスクのＵＶ透過率は、所望の長さ（図１では、レンズ長（Ｌ）７で表した）のＷＧ型ＧＩレンズ９０１のコアの中心軸９４１に平行な線（ｚ軸方向に対応）上に極小部分を有し、且つ、その平行線の垂直方向（ｘ軸方向に対応）における極小部分９７０からの距離にしたがって増加する。

尚、図６では、上記第１，第２マスク９１４，９１５の、ｘ−ｙ平面に平行な任意の断面におけるＵＶ透過率分布９１３を表している。

また、図中の屈折率分布を示す濃淡は、濃い方が屈折率が高く、薄い方が屈折率が低いことを示すことは上述した通りである。ここで、マスクの紫外線透過率分布の表示方法については、図中の線ピッチが密なほど透過率が低く（紫外線を通し難い）、粗いほど透過率が高い（紫外線をよく通す）ことを示す。

ここで、再び図５（ｃ）の説明に戻る。ステップ５０２では、両面側から、上記の第１，第２マスク９１４，９１５を介して予め定められた量のＵＶ照射９６２等が行われる。

即ち、第１，第２マスク９１４，９１５を硬化前の積層用ポリシラン９１０の両側に設け、酸素を供給しながら加熱する。

各透過率分布を有する両側の各第１マスク９１４，第２マスク９１５を介して硬化前の積層用ポリシラン９１０の上下２方向からの同量の紫外線を均一に照射することによって、膜厚方向には膜厚９０６の中心を基準として対称であり、且つ、幅方向（積層用部材の幅９４７の方向に対応）にはマスクのＵＶ透過率分布９１３と負の相関のあるＷＧ型ＧＩレンズ９０１の幅の中心を基準として対称な屈折率分布を有する光導波路を作製することができる。

換言すれば、膜厚９０６の中心とＷＧ型ＧＩレンズ９０１の幅の中心が重なる中心軸９４１（ｚ軸方向に対応）上で極大を有し、図７（ａ）、（ｂ）に示す様に、その中心軸９４１からの距離にしたがって中心対称にほぼ放物線形状に沿って低下する屈折率分布（ここでは、これを単に中心対称の分布と呼ぶ）を有する光導波路を作製することができる。

尚、図７（ａ）は、硬化後の積層用ポリシラン９１０’のＸ−Ｘ断面における酸素濃度と屈折率の分布状況を示す。横軸が、同図に示す硬化後のポリシラン９１０’の幅方向（図中のx軸方向に対応）であり、縦軸が各種分布の高低を示している。

一方、図７（ｂ）は、硬化後の積層用ポリシラン９１０’の Ｙ−Ｙ断面における酸素濃度と屈折率の分布状況を示し、図５（ａ）、（ｂ）で示したものと同じである。縦軸が、同図に示す硬化後のポリシラン９１０’の膜厚方向（図中ではｙ軸方向に対応）であり、横軸が各種分布の高低を示している。

ただし、上述した様に中心対称分布であれば、近似的に放物線状に沿った分布となる。

また、幅方向（図１の積層用部材の幅９４７の方向に対応）のクラッド９０２の部分のマスクの透過率は一定であるので、厳密にはクラッド部分の膜厚方向には中心対称の屈折率分布が存在するが、クラッド部分はコア部分よりもＵＶ照射量が多く、シロキサン構造の割合が大きいので、コア部分の屈折率分布に比較するとクラッド部分の屈折率分布は無視することができる。

尚、硬化前の積層用ポリシラン９１０の膜厚が大きい場合や基板により酸素供給量が上下で非対称になる場合は、前記ＧＩ型スラブ導波路スラブの場合と同様に、予め、硬化前の積層用ポリシラン９１０に酸素あるいは酸化物を付加しておくことや、ＵＶ照射量を上下非対称にすれば膜厚方向の屈折率分布を調整することができる。

以上述べたことから、硬化前の積層用ポリシラン９１０への紫外線照射による硬化時に起こる酸化反応を利用すれば、紫外線照射により積層用部材内の任意位置に、光ファイバーの口径（１ｍｍ以下）と同じレベルの任意数のＷＧ型ＧＩレンズ９０１を簡単に、しかも安価な製造が可能となる。これにより、複数のＷＧ型ＧＩレンズ９０１を具備する積層用部材を積層することで、安価かつ簡単な構成の立体画像撮像装置、及び立体画像再生装置を製造することが可能となるが、この点に付いては、実施の形態３で詳細に説明する。

本実施の形態によれば、複数のＷＧ型ＧＩレンズを具備する積層用部材を積層した簡単な構造の屈折率分布型レンズを用いることにより、レンズ間の干渉が生じること無く、しかもレンズ端面に実像を形成出来る。

また、この様な屈折率分布型レンズを用いることにより、従来（例えば、特許文献２）と同程度の臨場感ある立体画像が得られる立体画像撮像装置、及び立体画像再生装置を提供することが出来るという格別の効果を奏する。

（実施の形態２）
ここでは、他の本発明に係る屈折率分布型レンズ、及びそれを用いた立体画像撮像装置、及び立体画像再生装置の一例についてそれぞれ説明する。

上記実施の形態１では、２次元方向の任意の視差に対して異なる映像が結像するので、視聴者の視聴体勢に依らず、また異なる体勢の複数の視聴者に対しても立体画像を提供できる構成について述べた。しかし、通常は、体勢が動かない視聴者を対象とすればよい場合が多く、その様な場合は、簡易な立体画像を得る構成として、視聴者の右眼と左眼に異なる映像を結像させる構成が考えられる。

そこで、本実施の形態では、実施の形態１の構成と比べて更に簡単な構成により、簡易な立体画像の再生が可能な例を説明する。

図８は、本発明の屈折率分布型レンズの一例であるスラブ積層型屈折率分布レンズアレーを使用した立体画像撮像装置の構成を説明するための概略斜視図である。

図９（ａ）、（ｂ）は、従来のレンティキュラ板と、本実施の形態の構成の原理を説明するための図である。

図１０は、本発明の屈折率分布型レンズの一例であるスラブ積層型屈折率分布レンズアレーを使用した立体画像再生装置の構成を説明するための概略斜視図である。

先ず、図８を参照しながら、本実施の形態の立体画像撮像装置の構成を述べるとともに、屈折率分布型レンズの構成も同時に説明する。

本願の実施の形態２の立体画像撮像装置は、図８に示すように、スラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７と、スラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７の全体を撮像するカメラ９０５とで構成される。スラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７は、複数のスラブ型屈折率分布レンズ（以下、スラブ型ＧＩレンズとも呼ぶ）９１６が膜厚９０６の方向に積層された構成を有する。スラブ型ＧＩレンズ９１６は、積層用のポリシランの、積層方向（図中のｙ軸方向）を基準とした膜厚９０６の中心位置で最大となり、その中心位置からの距離に従ってほぼ放物線状に低下する屈折率分布を有している。

尚、スラブ型ＧＩレンズ９１６の屈折率分布は、積層用のポリシランの硬化時の酸素濃度分布に基づいて形成される。これに関しては、後述する。

また、積層されたスラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７は、その積層面において、接着材により互いに固定されている。また、スラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７の、図８におけるｘ軸、ｙ軸（膜厚９０６に対応）、及びｚ軸（レンズ長７に対応）方向のそれぞれの長さの関係は、あくまで模式的に表したものであり、これに限られない。

尚、スラブ型ＧＩレンズ９１６が、本発明の「所定の屈折率分布を有する積層用部材」の一例である。また、スラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７が、本発明の「屈折率分布型レンズ」の一例である。

ここで、本実施の形態のスラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７は、従来のレンティキュラ板と同様の機能を発揮する。この点については、図９（ａ）、（ｂ）を参照しながら以下に説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１の簡易タイプとしてとらえることが出来る。

即ち、上記実施の形態１で述べた原理を１次元として取り扱うことにより、１次元方向（通常横方向）の任意の視差に対して異なる映像を結像することが可能となる。

上述した様に、本実施の形態は、従来のレンティキュラ板による立体画像を得るための原理と基本的には同じ原理に基づくものであるが、その構成は全く異なる。従って、本実施の形態の構成により簡易タイプの立体画像が得られる原理を、レンティキュラ板の原理と対比しながら詳細に説明する。

まず、図９（ａ）を用いて、従来から良く知られているレンティキュラ板を用いた、一次元方向の視差に対して異なる映像を結像する原理を簡単に述べる。

図９（ａ）は、表面が蒲鉾を並べたような形状の従来のレンティキュラ板１０１の断面図であり、結像の原理を模式的に示した図である。

同図において、被写体（図示省略）から出射される平行光１０３、１０５の入射角は視差に対応しており、底面１０７の法線１１３に対してそれぞれθ_Ｒ、θ_Ｌであるとする。また、蒲鉾状の凸レンズ表面の頂点１１１と底面１０７の距離はＬとする。また、焦点位置１０９Ｒと１０９Ｌとの中央を通る法線１１３が蒲鉾状の凸レンズの頂点１１１と交差する点を入射点１１５とする。

同図に示す様に、レンティキュラ板１０１の前方に置かれた被写体（図示省略）からの出射光の内、映像再生時に右眼に入る予定の平行光１０３と、左眼に入る予定の平行光１０５は、視差により、それぞれ底面１０７において異なる位置１０９Ｒと１０９Ｌに焦点を結ぶ。

レンティキュラ板１０１を通過した被写体からの光は、図９（ａ）に示すように、底面１０７において、左眼用と右眼用とに分かれて、縦に細長く分割された複数の映像を結像するので、これら複数の映像を撮像装置により撮影する。そして得られた画像を立体画像再生装置側のレンティキュラ板１０１の底面１０７側に並べて配置し、これを蒲鉾状の凸レンズ側から見ると、上記被写体の立体視が可能となる。

図９（ｂ）は、本実施の形態の原理を説明するための模式図である。図９（ａ）と共通する箇所には同じ符号を付した。

ＧＲＩＮレンズの光線式は、実施の形態１で述べた通り、式１で表される。

ただし、ここで使用した文字は、既に説明した通りである。

ここで、凸レンズの場合は、ｇＬ＝ｍπ＋π／２（ｍ：整数）を式１に代入することにより、次式５が得られ、角度と位置の変換式となる。

従って、入射面２０１上で同じ入射点１１５（図９（ｂ）参照）に、視差によるθ_Ｌとθ_Ｒのそれぞれ異なる入射角で入射した光１０３，１０５の出射面２０２での結像位置は、それぞれ次式６で表せる。

ここで、θの値は、左回りを正、右回りを負とする。

これらの結像位置ｒ_Ｒ、ｒ_Ｌを図９（ｂ）に示すと、レンズ中心の法線１１３を挟んで正領域と負領域にそれぞれ分離されることが分かる。

以上の説明から分かる様に、凸レンズ相当のＧＲＩＮレンズとして、スラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７を用いることにより、従来のレンティキュラ板と同様の機能を発揮させることができる。

次に、上記の原理に基づいて、１次元方向（通常横方向）の任意の視差に対して異なる映像を結像することが可能な本実施の形態の立体画像撮像装置の動作説明を行う。

１．図８に示す様に、各スラブ型ＧＩレンズ９１６の入射面２０１から所定距離はなれた位置に配置された被写体（図示省略）からの光１０３、１０５（図９（ｂ）参照）が、入射面２０１から入射する。入射光は、図９（ｂ）で説明した様に、各スラブ型ＧＩレンズ９１６の出射面２０２上の異なる位置（図９（ｂ）のｒ_Ｌ、ｒ_Ｒの位置）にそれぞれ異なる一対の正立像が形成される。

尚、ここでは、説明を簡単にするために、被写体がスラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７の真正面に配置されており、その被写体から出た光の内、中央のスラブ型ＧＩレンズ９１６への入射光の一例について説明している。法線１１３が傾いた別の入射光も無数に入ってくることは言うまでもない。また、別のスラブ型ＧＩレンズ９１６への入射光についても同様のことが言える。

２．上記正立像を全て撮影できる位置に配置したカメラ９０５により、これらの正立像を撮影する。

３．この様にして得られた画像データは、所定の記録媒体に記録するか、後述する再生装置側に送る。

次に、図１０を参照しながら、本実施の形態の立体画像再生装置の構成を述べるとともに、屈折率分布型レンズの構成も同時に説明する。

本実施の形態における立体画像再生装置は、図１０に示すように、画像表示部３０８とスラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７から構成されている。スラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７は、図８で説明したものと同じであり、その他、図１０において、図８と同じ構成のものは同じ符号を付している。

画像表示部３０８は、その表示部表面において、対向するスラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７の入射面２０１と予め定められた対応関係を有する位置に、図８に示すカメラ９０５により撮像した像を表示するための液晶表示装置のディスプレー部である。又、画像表示部３０８は、その表示面上に表示されるべき左右一対の各正立像が、対向配置されたスラブ型ＧＩレンズ９１６のそれぞれの入射面２０１に対応する位置に表示される様に調整されている。

一例として、図８の中央のスラブ型ＧＩレンズ９１６により形成された画像の表示について説明すると、左右一対の無数の正立像が、左右に分かれて表示される。他の位置のスラブ型ＧＩレンズ９１６により形成された画像の表示についても同様である。

これらの画像の中には、図９で述べた法線１１３を境にして左右に分離した一対の正立像（図９（ｂ）のｒ_Ｌ、ｒ_Ｒ参照）も含まれており、例えば、図１０に示す様に、視聴者が立体画像表示装置の表示面を垂直方向から見る場合には、上記表示面全体から出る光の内、法線１１３を境にして分離した各一対の正立像からの光が眼に入ることになる。

また、視聴者９０９が表示面を斜めから見る場合には、上記表示面全体から出た光の内、その傾きに応じた光が眼に入ることになる。

次に、本実施の形態の立体画像再生装置の動作説明を行う。

図８のカメラ９０５により撮影した複数の正立像の画像データを、図１０の画像表示部３０８の所定位置に再生表示する。

各正立像の表示位置は、各スラブ型ＧＩレンズ９１６に対応する位置であるので、これら再生画像からの光が各スラブ型ＧＩレンズ９１６の入射面２０１（図９（ｂ）では符号２０２に対応）に入射する。そして、図９（ｂ）で述べたものと逆の原理（即ち、光の進行方向が逆向きである）により、各出射面２０２（図９（ｂ）では符号２０１に対応）から出射した光が、それぞれ視聴者９０９の左右の眼に入る。この場合、視聴者９０９の左右の眼に入る光は、上述した通り、各スラブ型ＧＩレンズ９１６の出射面２０２から右眼用と左眼用に分かれて出た一対の光である。

この様にして左右の眼に入った右眼用と左眼用の光は、視聴者９０９の脳の中で立体画像として認識される。

具体的には、視聴者９０９が、図１０に示す本実施の形態の立体画像表示装置の前で、顔の位置を左右に移動させてスラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７の表面を見ると、それに応じて認識される映像が変化する。但し、実施の形態１の場合と異なり、顔の位置を上下に移動させても認識される映像に変化は無い。

これにより、視聴者９０９は立体画像の臨場感を簡易に得ることが出来るものである。

ただし、本実施の形態の場合、視聴者９０９の体勢（顔の位置）が視聴中に傾いたりした場合には（図中、矢印Ｐ参照）、立体画像の再生は原理的に不可能となる。

そこで、図１０に示すように視聴者９０９の体勢（顔の位置の傾き等）を検知するセンサー９１８と、センサー９１８の出力に応じてスラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７を視聴者９０９の動きに応じて回動させるためのパネル駆動部９１９とを、更に設ける。

具体的には、視聴者の顔の位置が傾いた（図中、矢印Ｐ参照）ことをセンサー９１８が検知した場合、その検知信号を受けたパネル駆動部９１９は、視聴者の顔の傾き方向に合わせて所定角度だけ傾く（図中、矢印Ｑ参照）。

この様な構成により、視聴者の顔の位置の傾き等の体勢変化に依らず立体画像を再生することができる。

尚、本実施の形態のスラブ型ＧＩレンズ９１６の製造原理は、図４で説明したのと同様に、積層用ポリシランの紫外線照射に起因した酸化反応を利用するものである。

具体的には、積層用ポリシランに対して紫外線照射（図１１（ａ）参照）を行うことにより、積層用部材内の膜厚方向に光ファイバーの口径レベルのスラブ型ＧＩレンズ９１６を簡単に、しかも安価に製造することが可能となる。

これにより、スラブ型ＧＩレンズ９１６を積層して、スラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７を安価かつ簡単な構成で製造できるが、この製造方法に関しては、次の実施の形態３で詳細に述べる。

本実施の形態によれば、スラブ型ＧＩレンズ９１６を積層した簡単な構造の屈折率分布型レンズを用いることにより、レンズ間の干渉が生じること無く、しかもレンズ端面に実像を形成出来る。

また、この様な屈折率分布型レンズを用いることにより、従来に無い構成で、従来のレンティキュラ板を用いた場合と同程度あるいは、それ以上の臨場感ある簡易な立体画像が得られる立体画像撮像装置、及び立体画像再生装置を提供することが出来るという格別の効果を奏する。

（実施の形態３）
次に、本発明の屈折率分布型レンズ製造方法の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

ここでは、まず、上記実施の形態２で述べたスラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７の製造方法を説明し、その後、実施の形態１で述べたＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４の製造方法について、それぞれ図１１（ａ）〜図１３を参照しながら説明する。

図１１（ａ）は、スラブ型ＧＩレンズ９１６の量産方法の一例を示す概念図である。また、図１１（ｂ）は、ＷＧ型ＧＩレンズアレー９０３の量産方法の一例を示す概念図である。

まず、スラブ型ＧＩレンズ９１６の量産方法としては、図１１（ａ）に示すように、所望の膜厚に対応する幅を有する射出開口部９２０を有する射出容器９２１に硬化前ポリシラン６００を溜め、射出開口部９２０から所望の膜厚の積層用ポリシランを一定速度Ｖで射出する（第１工程）。

その射出過程で、同図に示す様に膜厚方向の２方向（両側）から一定強度の紫外線９２２を照射する（第２工程）。尚、図１１（ａ）に、紫外線照射後の積層用ポリシラン６０１のＡ−Ａ断面における屈折率分布６０２の概略図を示した。横軸がＡ−Ａ断面の幅方向（図中のｙ軸方向）に対応した位置を示しており、縦軸が屈折率の値である。

その後、紫外線照射が終了し屈折率分布６０２を形成した積層用ポリシラン６０１を所望の長さに切断（図示せず）して、接着剤を用いて膜厚方向（図中のｙ軸方向）に積層（図示せず）する（第３工程）ことにより、スラブ積層型ＧＩレンズアレー９１７が量産できる。

尚、本実施の形態の、硬化前ポリシランが本発明の「ポリシランを主成分とする基材」の一例である。

次に、ＷＧ型ＧＩレンズマトリクス９０４の量産方法について、図１１（ｂ）を参照しながら説明する。

同図に示すように、所望の膜厚の硬化前ポリシランを一定速度で射出する工程（第１工程）と、積層用のＷＧ型ＧＩレンズアレー９０３を作成後の切断および積層工程（第３工程）は、上述したスラブ型ＧＩレンズ９１６の量産方法と基本的には同様であるが、紫外線照射工程（第２工程）が大きく異なる。

即ち、同図に示すように、ＷＧ型ＧＩレンズアレー９０３の場合は、一定速度Ｖで射出される積層用ポリシランに対して、通過する特定領域において膜厚方向に照射する紫外線９２３の照射量を、時間に対して周期的に変調する紫外線照射を行う（図１２参照）。

また、積層工程もマーカによる位置合わせを正確に行う必要がある点で、図１１（ａ）の場合と異なる。即ち、この場合は、例えば、切断工程において予め、各ＷＧ型ＧＩレンズアレー９０３に付されたマーカ（図示省略）を利用して、積層の際に、各ＷＧ型ＧＩレンズ１の中心軸９４１同士が積層方向（図１中のｙ軸方向）を基準として正確に重なる様に積層する必要がある。

また、紫外線９２３が照射される特定領域の限定方法として、特定領域に開口部９２４を有するマスク９２５を膜厚方向の対向する位置に設ける。

尚、図１１（ｂ）に、紫外線照射後の積層用ポリシラン６０１のＢ−Ｂ断面における屈折率分布６０３の概略図を示し、Ｃ−Ｃ断面における屈折率分布６０４の概略図を示した。図中において、屈折率分布６０３の横軸がＢ−Ｂ断面の膜厚方向（図中のｙ軸方向）に対応した位置であり、縦軸が屈折率の値に対応する。また、図中において、屈折率分布６０４の縦軸がＣ−Ｃ断面の積層用部材の幅方向（図中のｘ軸方向）に対応した位置であり、横軸が屈折率の値である。

更に、図１３に示した様に、射出方向に複数個の開口部８２４を有するマスク８２５を用いて、上記と同様に、膜厚方向に照射される紫外線量が時間に対して周期的に変調する紫外線８２３の照射（図１２参照）を行う構成であっても良い。

この場合、第１の分布領域から第５の分布領域８０１ａ〜８０１ｅは、この順番に紫外線照射量が累積されることにより、最終的に第５の分布領域８０１ｅにおいて所望する屈折率分布が得られるというものである。照射する紫外線強度が図１１（ｂ）の場合と同じであるとすれば、射出速度はＶより速くすることが可能となり、生産性の向上が図れるという利点がある。

また、紫外線強度を周期的に変調する方法としては、上述した方法の他、図６で説明した様に、紫外線量を一定にしてマスクの紫外線透過量（透過率）を変調しても良い。尚、マスクを用いた場合には、硬化前のポリシラン６００の押し出しのタイミングは、上記の様に連続的ではなく、間欠的なものとなる。

このように、一定膜厚の積層用ポリシランを一定速度で連続的、又は間欠的に射出して紫外線照射する製造方法では、図５に示す透明基板９６０が不要であり、ポリシランの積層用部材の作製と紫外線照射による屈折率分布レンズ作製が同時に行えるため、低コスト化が図れる。

以上述べた様に、本発明の屈折率分布型レンズは、例えば光ファイバーと同様、光通信用のデバイスとして有用であるとともに、従来の光ファイバー等よりも量産性に優れた素子を提供することが出来る。

また、本発明の立体画像撮像装置及び立体画像再生装置は、インテグラル・フォトグラフィの原理を利用したもので、量産性に優れた低価格な立体画像撮像装置・再生装置として有用である。

尚、本発明の屈折率分布型レンズは、上記実施の形態では、ＷＧ型ＧＩレンズアレーを接着剤を用いて積層し固定したＷＧ型ＧＩレンズマトリクスとして説明したが、これに限らず例えば、ＷＧ型ＧＩレンズアレーを積層し、これを外周縁部を取り囲む形状の枠体で機械的に固定した構成でも良い。

また、本発明の表示手段は、上記実施の形態では、液晶表示装置の表示部として説明したが、これに限らず例えば、投射型表示装置の映像表示部（スクリーンなど）であってもよく、画像の種類としては、動画像に限らずスチール写真等の静止画像であっても良いし、あるいは、コンピュータグラフィックなどの画像でも良い。要するに結果的に視聴者が立体画像として認識できる立体表示用に形成された画像を提供できるものでありさえすれば、その構成、画像の種類は問わない。従って再生用の画像自体は、従来の装置により撮影された画像であっても良いことは言うまでもない。

また、本発明の屈折率分布型レンズは、上記実施の形態の立体画像撮像装置に用いる場合には、その出射面上に被写体の正立像が結像する構成としたが、立体画像再生装置に用いる場合には、結果的に視聴者が見て立体画像として認識できさえすれば、正立像に限らずいかなる像が結像されても良い。例えば、倒立像が結像される構成の場合、立体画像再生装置における屈折率分布型レンズと視聴者との間に凸レンズ等の正逆視変換光学系を配置することにより、容易に立体画像を認識出来るからである。

また、上記実施の形態では、立体画像撮像装置、及び立体画像再生装置の双方に本願発明を適用した場合について説明したが、これに限らず例えば、何れか一方の装置について本願発明を適用し、他方の装置について、上述した屈折率分布と同様の分布を有する光ファイバーを利用したレンズを複数個、マトリクス状に配列した装置（例えば、特開平10-150675号公報に開示の装置）や、その他の従来の装置を用いることにより、全体として立体映像を再生する様にしてもよい。また、再生対象となる立体画像は、動画像に限らず、静止画像でもよいし、その他どの様な画像でもよい。

また、上記実施の形態では、一定膜厚の積層用ポリシランを一定速度で射出して、透明基板を用いずに紫外線照射を行う場合について説明したが、これに限らず例えば、予め所定の長さで一定膜厚に形成された積層用ポリシランを透明基板（図５参照）上に配置して、両側から紫外線を照射する構成であってもよい。

上記実施の形態では、本発明の屈折率分布型レンズを、積層用ポリシランを積層して作製する場合を中心に述べたが、以下に、本発明の屈折率型分布レンズを、１枚のシート状ポリシランを用いて作製する場合を中心に説明する。

（実施の形態４）
図１４に、本発明の実施の形態４の屈折率分布型レンズアレーの概要図を示す。

本実施の形態４の屈折率分布型レンズアレー６は、２枚の透明基板（第１透明基板１、第２透明基板２）と、これらの２枚の透明基板に挟まれたシート状ポリシラン５で構成されている。シート状ポリシラン５は、均一の厚さを有しているので、その結果、第１透明基板１と第２透明基板２は平行である。

シート状ポリシラン５は、図１４に示すように、面に平行な方向に２次元周期的に配列された複数の同心円状屈折率分布型レンズ部分３と、複数の同心円状屈折率分布型レンズ部分３以外のクラッド部分４で構成されている。

同心円状屈折率分布型レンズ部分３は、シート状ポリシラン５の膜厚方向については屈折率が不変であり、面に平行な方向については点形状である屈折率の極大部分があり、その極大部分からの距離に従ってほぼ放物線状に低下するほぼ同心円状の屈折率分布を有している。

ここで、本実施の形態の同心円状の屈折率分布が、本発明の「屈折率分布」の一例である。また、同心円状の屈折率分布の存在する部分が、本発明の「極大部分を含む領域」の一例である。また、極大部分からの距離に従ってほぼ放物線状に低下する屈折率分布が、本発明の「極大部分から離れるに従って屈折率が減少する変化を含む分布」の一例である。

尚、図１４において、同心円状屈折率分布型レンズ部分３の屈折率分布を示す濃淡は、濃い方が屈折率が高く、薄い方が屈折率が低いことを示している。

尚、本発明の屈折率分布型レンズにおいて、極大部分から離れるに従って屈折率が減少する変化を含む分布の一例として、極大部分が点状であり、その極大部分からの距離に従ってほぼ放物線状に低下する屈折率分布を中心に説明した。しかし、これに限らず例えば、極大部分が点状ではなく一定の面積を占めており、その面積の範囲内では屈折率が一定であり、その範囲外の領域においては極大部分から離れるに従ってほぼ放物線状に低下する屈折率分布であってもよい。

シート状ポリシラン５の厚さ（即ち、２枚の透明基板の間隔に等しい）はレンズ長７であり、レンズ長７は、同心円状屈折率分布型レンズ部分３を含んで形成されている光学系が、同心円状屈折率分布型レンズ部分３の端面に像を結像させる距離Ｌである。この距離Ｌが、本発明の所定間隔の一例である。

図１５は、図１４に示した屈折率分布型レンズアレー６の、同心円状屈折率分布型レンズ部分３を１つだけ有する構成である、屈折率分布型レンズ８の概要図を示している。図１４と同じ構成部分には、同一の符号を用いている。なお、屈折率分布型レンズ８および屈折率分布型レンズアレー６のいずれも、本発明の屈折率分布型レンズの一例である。

図１４に示す本実施の形態４の面垂直方向の屈折率分布型レンズアレー６の作製方法は、図１５に示す面垂直方向の屈折率分布型レンズ８の作製方法の応用で作製できるので、まず、図１５の屈折率分布型レンズ８の作製方法について説明する。

屈折率分布型レンズ８は、図１５に示すように、２枚の透明基板（第１透明基板１、第２透明基板２）と、これらの２枚の透明基板に挟まれたシート状ポリシラン３１で構成されている。シート状ポリシラン３１は、均一の厚さを有しているので、その結果、第１透明基板１と第２透明基板２は平行である。

シート状ポリシラン３１は、１つの同心円状屈折率分布型レンズ部分３と、同心円状屈折率分布型レンズ部分３以外のクラッド部分３０で構成されている。

同心円状屈折率分布型レンズ部分３は、シート状ポリシラン３１の膜厚方向については屈折率が不変であり、面に平行な方向については点形状である屈折率の極大部分があり、その極大部分からの距離に従ってほぼ放物線状に低下するほぼ同心円状の屈折率分布を有している。

シート状ポリシラン３１の厚さ（＝２枚の透明基板の間隔）はレンズ長７であり、レンズ長７は、同心円状屈折率分布型レンズ部分３を含んで形成されている光学系が、同心円状屈折率分布型レンズ部分３の端面に像を結像させる距離Ｌである。

図１６は、図１５に示す面垂直方向の屈折率分布型レンズ８の作製工程を示す図である。

図１６（ａ）は透明基板配置工程、図１６（ｂ）はポリシラン充填工程、図１６（ｃ）はマスク板配置工程、図１６（ｄ）は紫外線照射工程、図１６（ｅ）は完成した屈折率分布型レンズを示している。

まず、図１６（ａ）に示すように、第１透明基板１と第２透明基板２を、所定の間隔Ｌとなるように平行に配置する。

また、酸素との間でできる結合イオン性がＳｉ（Ｓｉ^４＋）と酸素の結合イオン性よりも高い元素（イオン）で構成される酸化物１４、あるいは過酸化物を添加したポリシラン（硬化前）３４を準備する（図１６（ｂ）参照）。

そして、図１６（ｂ）に示すように、第１透明基板１と第２透明基板２間に、酸化物１４を添加したポリシラン（硬化前）３４を充填する。ポリシラン３４におけるＡ−Ａ’断面での、添加物としての酸化物１４の濃度分布を、縦軸が厚み方向（原点は厚みの中心位置）で横軸が濃度を表したグラフで示した。同図では、ポリシラン（硬化前）３４の中心部分で酸化物濃度が最も高く、表面に近づくに従ってその濃度が低下する対称形の分布を呈している。なお、このポリシラン充填工程が、本発明のポリシラン材充填工程の一例である。

次に、図１６（ｃ）に示すように、第１透明基板１と第２透明基板２の両外側に、それぞれ、第１透明基板１および第２透明基板２に平行に、紫外線透過率分布第１マスク１１および紫外線透過率分布第２マスク１２を配置する。紫外線透過率分布第１マスク１１および紫外線透過率分布第２マスク１２は、いずれも、作製する屈折率分布型レンズ８に対向する部分に、屈折率分布型レンズ８の屈折率分布の変化に相反する分布の紫外線透過率分布を有している。

図１６（ｃ）の紫外線透過率分布第２マスク１２の左側に示すグラフは、紫外線透過率分布第1マスク１１、及び第２マスク１２のＡ−Ａ’断面における紫外線透過率分布を示している。ここで、Ａ−Ａ’断面は、図１６（ｃ）に示すＸＹＺ軸の内、ＸＺ軸で決定される平面に平行であり、且つ、マスク１１，１２の紫外線透過率の極小部分を含む面である。

このように、紫外線透過率分布第２マスク１２は、作製する屈折率分布型レンズ８の屈折率の極大部分に対向する部分の紫外線透過率が極小であり、その極小部分からの距離に従って中心対称にほぼ放物線に沿って増加する紫外線透過率分布を有している。紫外線透過率分布第１マスク１１も同様の紫外線透過率分布を有している。

なお、紫外線透過率分布第２マスク１２の中央部分に示す濃淡は、中心部分の濃い方が透過率が低く（紫外線を通し難い）、その周辺の薄い方が透過率が高い（紫外線をよく通す）ことを示している。

そして、図１６（ｄ）に示すように、加熱しながら、紫外線透過率分布第１マスク１１および紫外線透過率分布第２マスク１２を介して、均一の紫外線１５をシート状ポリシラン（硬化前）３４の両面から照射する。ポリシラン（硬化前）３４は、硬化するとともに紫外線照射によるシロキサン構造の発生に起因する屈折率分布が形成され、図１６（ｅ）に示すようにポリシラン（硬化後）３１となり、屈折率分布型レンズが完成する。

なお、ポリシラン（硬化前）３４およびポリシラン（硬化後）３１は、本発明のポリシラン材の一例である。

なお、第１透明基板１および第２透明基板は、少なくとも紫外線と使用波長（映像撮像・再生の場合は可視光）に対して透明であればよく、また、上記各工程の環境は酸素雰囲気でも良い。

なお、シート状ポリシランの膜厚は、焦点位置が２枚の平行透明基板端面に合うなど、所望の光学系になるように決められる。

次に、面垂直方向の屈折率分布型レンズの形成メカニズムを図４，図１７を使用して説明する。

図４は、上記実施の形態１で既に説明した通り、ポリシラン系樹脂の、酸化による内部構造の変化を示している。また、図１７は、酸化により、シート状ポリシランに形成される屈折率分布を説明する図である。

硬化前のシート状ポリシランは、紫外線露光や熱処理によって起こる硬化時の酸化反応により、高屈折率のポリシラン構造９が低屈折率のシロキサン構造１０に変化する。

従って、酸素雰囲気の場合、図１７に示すように、透明基板８８上に塗布した硬化前のシート状ポリシラン８７の上から紫外線照射８９すると、紫外線照射８９している表面側から内部に向かって酸化反応が起こりシロキサン構造１０が生成されて酸素が消費されるので、紫外線光源から離れるにしたがって酸素濃度が減少する。

その結果、低屈折率のシロキサン構造１０は酸素濃度に比例するように紫外線光源から離れるにしたがって減少する分布となる。

このように、酸化反応に対応して、ポリシラン構造９部分と酸化により発生するシロキサン構造１０部分が分布するので、紫外線照射方法と酸素分布で自由に屈折率分布を形成させることができる。

ただし、シート状ポリシラン８７の膜厚が５０μｍ以下と小さい場合は雰囲気中の酸素で酸化反応が可能であるが、シート状ポリシラン８７の膜厚が１００μｍ以上と大きい場合やシート状ポリシラン８７が基板などで直接空気に触れない場合には、雰囲気の酸素が内部まで及ばないので酸素に触れる表面近傍のみ酸化反応が起こり、表面近傍のみが低屈折率部分となる。

例えば、図１５の面垂直方向の屈折率分布型レンズ８のように、その屈折率が、膜厚方向に不変で、面に平行な方向の極大点からの距離に従って同心円状にほぼ放物線に沿って低下する屈折率分布を形成させる場合は、表面の酸素が膜厚方向の屈折率分布を引き起こすので、表面が酸素に触れないようにシート状ポリシランの両面を２枚の透明基板で挟み込めばよい（図１６参照）。そして、予め酸素供給源をそのシート状ポリシランに添加しておけば、２枚の平行透明基板で外部酸素と遮断されていても、紫外線照射で酸化反応が起こり屈折率分布が形成される。

図１６（ｃ）〜（ｅ）のそれぞれの右側に示す４つのグラフの中で上の２つのグラフは、各図（各工程に対応している）に示すポリシラン（硬化前）３４およびポリシラン（硬化後）３１のＡ−Ａ’断面におけるＸ軸に沿った方向の、屈折率分布およびシロキサン濃度分布を示している。Ｙ軸に関してもＸ軸の場合と同様の分布となる。

このように、紫外線照射１５にしたがって、ポリシラン（硬化前）３４の紫外線照射面に平行な方向の屈折率分布およびシロキサン濃度分布が変化する。 尚、上述した通り、Ａ−Ａ’断面は、図１６（ｃ）に示すＸＹＺ軸の内、ＸＺ軸で決定される平面に平行であり、且つ、マスク１１，１２の紫外線透過率の極小部分を含む面である。

また、図１６（ｃ）〜（ｅ）のそれぞれの右に示す４つのグラフの中で下の２つのグラフは、各図に示すポリシラン（硬化前）３４およびポリシラン（硬化後）３１のＡ−Ａ’断面におけるＺ軸に沿った方向の、屈折率分布およびシロキサン濃度分布を示している。具体的には、それぞれの分布について、マスク１１，１２の紫外線透過率の極小部分に対応する位置におけるＺ軸に沿った方向での分布を実線で示し、その極小部分から離れた位置におけるＺ軸に沿った方向での分布を破線で示した。

更に具体的に説明すると、紫外線照射１５を行う前は、図１６（ｃ）に示すように、中心部分（マスク１１，１２の紫外線透過率の極小部分に対応する位置）と端部（その極小部分から離れた位置）での屈折率およびシロキサン濃度は同じであるが（同図では、実線と破線が重なって表されている）、紫外線照射１５が進行するにしたがって、屈折率およびシロキサン濃度は変化し、中心部分よりも端部の方がそれらの変化量は大きい。

面垂直方向の屈折率分布型レンズの場合は、酸化反応量が所望の屈折率分布と相反する酸化物分布を有していればよいので、紫外線照射量分布と酸化物分布の少なくとも一方を制御すればよい。紫外線照射量分布を制御する方法は、例えば、シート状ポリシランを挟み込む２枚の平行透明基板の外側に、所望の屈折率分布に相反する分布の紫外線透過率分布を有するマスクを使用すればよい。また、酸化物を分布させる場合は、所望の屈折率分布に相反する分布で分散させればよい。

なお、シート状ポリシランの膜厚が大きい等により膜厚方向で紫外線量が減衰する場合は、減衰する紫外線量に反比例するようにシート状ポリシランに添加する酸化物を膜厚方向に分布させる。当然、膜厚方向の両側から紫外線を照射する方がプロセスが短時間で済む上、紫外線の膜厚方向の減衰による膜厚方向の紫外線強度の非対称性を緩和することができる。

酸化物を膜圧方向に分布させる方法は、例えば、図１６（ｂ）のポリシラン充填工程において、酸化物の添加量が異なるポリシランを複数の層になるように、複数回に分けて充填または塗布すればよい。

ただし、基板材料として、紫外線に対して透明な材料、例えば、石英や、ほう珪酸ガラスなどのガラスや、紫外線を透過する樹脂や、ＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３などの結晶性基板を使用する。

なお、シート状ポリシランに添加する酸化物あるいは過酸化物は、酸素との間でできる結合イオン性が、Ｓｉ^４＋と酸素の結合イオン性よりも高い元素（イオン）で構成され、例えば、Ｋ⁺、Ｎａ⁺、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋、Ａｌ^３＋、Ｍｎ^２＋、Ｆｅ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｕ^２＋等が挙げられる。なお、シート状ポリシランに過酸化物を添付させる場合には、その添加する過酸化物に含まれるイオンの種類は限定されない。

図１８は、図１５に示す面垂直方向の屈折率分布型レンズ８を、無酸素雰囲気で作製する場合の作製工程を示す図である。図１６と同じ構成部分には、同一の符号を使用している。

無酸素雰囲気で屈折率分布型レンズ８を作製する図１８の場合は、ポリシラン（硬化前）３４の上に配置する第２透明基板２を使用しない点が、酸素雰囲気で作製する図１６の場合と異なる。

図１８（ａ）は透明基板配置工程、図１８（ｂ）はポリシラン塗布工程、図１８（ｃ）はマスク板配置工程、図１８（ｄ）は紫外線照射工程、図１８（ｅ）は完成した屈折率分布型レンズを示している。

まず、図１８（ａ）に示すように、第１透明基板１を配置する。

また、酸素との間でできる結合イオン性がＳｉ（Ｓｉ^４＋）と酸素の結合イオン性よりも高い元素（イオン）で構成される酸化物１４を添加したポリシラン（硬化前）３４を準備する（図示せず）。

そして、図１８（ｂ）に示すように、第１透明基板１の上に、酸化物１４を添加したポリシラン（硬化前）３４を、その厚さが所定の膜厚Ｌとなるようにシート状に塗布する。なお、このポリシラン塗布工程が、本発明のポリシラン材塗布工程の一例である。

次に、図１８（ｃ）に示すように、第１透明基板１の下側に紫外線透過率分布第１マスク１１を配置し、第１透明基板１に塗布したポリシラン（硬化前）３４の上面側に紫外線透過率分布第２マスク１２を配置する。紫外線透過率分布第１マスク１１および紫外線透過率分布第２マスク１２は、いずれも、図１６で用いたものと同じマスク板であり、作製する屈折率分布型レンズ８に対向する部分に、屈折率分布型レンズ８の屈折率分布の変化に相反する分布の紫外線透過率分布を有している。

そして、図１８（ｄ）に示すように、加熱しながら、紫外線透過率分布第１マスク１１および紫外線透過率分布第２マスク１２を介して、均一の紫外線１５をシート状ポリシラン（硬化前）３４の両面から照射する。ポリシラン（硬化前）３４は、硬化するとともに屈折率分布が形成され、図１８（ｅ）に示すようにポリシラン（硬化後）３１となり、屈折率分布型レンズが完成する。

このように、無酸素雰囲気でプロセスを行う場合は、２枚の透明基板でシート状ポリシランを挟み込む必要は無く、シート状ポリシランを保持する第１透明基板１だけでよい。

ただし、屈折率分布型レンズの光学系を決める屈折率分布型レンズの長さを制御するために、無酸素雰囲気であっても２枚の平行透明基板でシート状ポリシランを挟み込んでも何ら問題は無い。

さらに、無重力で紫外線照射する場合は、シート状ポリシランを保持する基板（第１透明基板１）さえも不要である。

図１４に示す本実施の形態４の面垂直方向の屈折率分布型レンズアレー６は、図１６および図１８で説明した屈折率分布型レンズ８の作製方法を応用して作製できる。

図１６および図１８で説明した面垂直方向の屈折率分布型レンズ８の作製方法の、紫外線照射量分布と酸化物分布の少なくとも一方を面垂直方向の屈折率分布型レンズアレー６の屈折率分布に相反するように分布させればよい。

例えば、図１６および図１８に示す作製方法において、紫外線透過率分布第１マスク１１および紫外線透過率分布第２マスク１２の代わりに、図１９に示すような同心円状レンズアレー用紫外線透過率分布マスク１６を使用すればよい。

図１９は、面垂直方向の屈折率分布型レンズアレー６を作製するために使用するマスク板の概要図を示している。なお、図１９の同心円状レンズアレー用紫外線透過率分布マスク１６内に示す濃淡は、濃い方が透過率が低く（紫外線を通し難い）、薄い方が透過率が高い（紫外線をよく通す）ことを示している。

同心円状レンズアレー用紫外線透過率分布マスク１６には、図１９に示すように、マスク１６の面に平行な方向に、極小点からの距離に従ってほぼ放物線状に増加するほぼ同心円状の紫外線透過率分布が、２次元周期的に配列されている。

図２０は、同心円状レンズアレー用紫外線透過率分布マスク１６に、図１９に示すような紫外線透過率分布を形成させる方法を示す概要図である。

図２０では、回折格子１７を介してレーザー４９などの電磁波の回折光２３を、同心円状レンズアレー用紫外線透過率分布マスク１６の表面に照射する。回折光２３の干渉波により、同心円状レンズアレー用紫外線透過率分布マスク１６表面に定在波１８が形成される。このように、ガウス分布的に分布する干渉波強度に応じて、同心円状レンズアレー用紫外線透過率分布マスク１６基板を物理的に加工する。

また、金型でマスク表面を物理的に加工する方法なども挙げられる。

なお、中心対称分布であれば近似的に放物線状に沿った分布となるので、ガウス分布も近似的には放物線状となる。

なお、図１４に示す屈折率分布型レンズアレー６をＩＰに使用する場合は、その各同心円状屈折率分布型レンズ部分３の間隔が解像度に相当するので、同心円状屈折率分布型レンズ部分３はシート状ポリシランの面に平行な方向に高密度に分布するのが望ましい。

図２１に、同心円状屈折率分布型レンズ部分３を、面に平行な方向に周期的に複数配列させた例の図を示す。

図２１（ａ）は、同心円状屈折率分布型レンズ部分３を長方形格子状に配列した例、図２１（ｂ）は、三角格子状に配列した例、図２１（ｃ）は、正方格子状に配列した例を示している、いずれの図も、シート状ポリシランの面に垂直な方向から見た図を示している。各図に示す濃淡の部分は、濃い部分が屈折率が高く、薄い部分が屈折率が低い部分を表している。

Ｌ１は、隣接する同心円状屈折率分布型レンズ部分３を最も近くに配置できる、それらの屈折率の極大部分間の距離である。図２１（ａ）の長方形格子状に配列した場合の、隣接する同心円状屈折率分布型レンズ部分３の屈折率の極大部分間の距離は、上下方向はＬ１であり、左右方向はＬ２である。ここで、Ｌ１＜Ｌ２であり、左右方向の極大部分間の距離Ｌ２は、最も近くに配置できる距離Ｌ１よりも長い。

図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれに示す破線で示した矩形は、図２１（ｃ）の正方格子状に同心円状屈折率分布型レンズ部分３を、縦に４個、横に８個配列した場合の、これらの同心円状屈折率分布型レンズ部分３が占める範囲を示している。

図２１（ａ）に示すように、長方形格子状に３２個の同心円状屈折率分布型レンズ部分３を配列した場合に占める範囲は、正方格子状の配列で占める範囲よりも広い。

図２１（ｂ）の場合は、同心円状屈折率分布型レンズ部分３が三角格子状に配列されており、隣接する同心円状屈折率分布型レンズ部分３の極大部分間の距離は、いずれもＬ１である。この場合、図２１（ｂ）に示すように、３２個の同心円状屈折率分布型レンズ部分３を配列した場合に占める範囲は、正方格子状の配列で占める範囲よりも狭い。

図２１（ｃ）の場合は、同心円状屈折率分布型レンズ部分３が正方格子状に配列されており、上下および左右に隣接する同心円状屈折率分布型レンズ部分３の極大部分間の距離は、いずれもＬ１である。

以上に説明したように、２次元周期構造で最も高密度の分布となるのは、図２１（ｂ）に示すような同心円状屈折率分布型レンズ部分を三角格子状に配列した場合であり、解像度の点から見ると、三角格子状の配列が最も好ましい。

一方、表示画面の対称性についてみると、対称性を有することが必要である。つまり、回転対称軸を有するように複数の同心円状屈折率分布型レンズ部分を配置しなければならない。そして、対称性は高いほど好ましく、回転対称軸が多いほど対称性が高くなる。図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）における回転対称軸は、それぞれ、２回、３回、４回であり、対称性という点から見ると、これらの配列の中では、図２１（ｃ）の正方格子状に配列させた場合が最も好ましい。

したがって、解像度と表示画面の対称性の両方について考慮すると、２次元周期構造で、正方格子や三角格子など、３回以上の回転対称軸を有する分布が良い。

このように、図１６の作製方法を応用して平行透明基板に酸化物を添加したポリシランを挟み込んで膜厚方向からの酸素供給を遮断した状態で、または、図１８の作製方法を応用して無酸素雰囲気で、所望の屈折率分布型レンズアレーパターンに対応した紫外線透過率分布を有するマスクを介して紫外線を照射することにより、紫外線強度に応じて添加酸化物が還元してポリシランよりも低屈折率のシロキサン構造が発生するので、一度のプロセスで、シート状ポリシランの面に平行な方向にマスクパターンに対応した面垂直方向の屈折率分布型レンズを、複数個同時に並列作製させることができる。

また、紫外線透過率分布を有するマスクを使用せずにシート状ポリシランに紫外線照射量の分布をつける方法もある。

図２２は、紫外線透過率分布を有するマスクを使用せずに強度分布を有する紫外線を照射する方法の概要図を示している。図２２では、回折格子３５を使用して、シート状ポリシランの面に平行な方向に強度分布を有する紫外線の照射を実現している。

図２２に示す、シート状ポリシラン３４、第１透明基板１、第２透明基板２は、図１６に示すものと同様のものである。図１６において、紫外線透過率分布第１マスク１１および紫外線透過率分布第２マスク１２を使用する代わりに、２枚の回折格子３５を用いて紫外線１５をシート状ポリシラン３４に照射する。

回折格子３５を介して紫外線１５の回折光３６を、シート状ポリシラン３４の両面に照射する。回折光３６の干渉波により、定在波３７がシート状ポリシラン３４の両面に照射される。つまり、強度分布を有する紫外線が、シート状ポリシラン３４の両面に照射されることになる。

（実施の形態５）
図２３に、本発明の実施の形態５の屈折率分布型バーレンズアレーの概要図を示す。なお、図１４と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。

本実施の形態５の屈折率分布型バーレンズアレー（レンティキュラ板）２０は、２枚の透明基板（第１透明基板１、第２透明基板２）と、これらの２枚の透明基板間に挟まれたシート状ポリシラン４５で構成されている。シート状ポリシラン４５は、均一の厚さを有しているので、その結果、第１透明基板１と第２透明基板２は平行である。

シート状ポリシラン４５は、図２３に示すように、面に平行な方向に、１次元周期的に配列された複数の屈折率分布型バーレンズ部分１９と、複数の屈折率分布型バーレンズ部分１９以外のクラッド部分４８で構成されている。

屈折率分布型バーレンズ部分１９は、シート状ポリシラン４５の膜厚方向については屈折率が不変であり、面に平行な方向については直線形状の極大部分があり、その極大部分からの距離に従ってほぼ放物線状に低下する屈折率分布を有している。なお、図２３において、屈折率分布型バーレンズ部分１９に示す濃淡は、濃い方が屈折率が高く、薄い方が屈折率が低いことを示している。

シート状ポリシラン４５の厚さ（＝２枚の透明基板の間隔）はレンズ長４７であり、レンズ長４７は、屈折率分布型バーレンズ部分１９を含んで形成されている光学系が、屈折率分布型バーレンズ部分１９の端面に像を結像させる距離Ｌである。この距離Ｌが、本発明の所定間隔の一例である。

図２４は、図２３に示した屈折率分布型バーレンズアレー２０の、屈折率分布型バーレンズ部分１９を１つだけ有する構成である、屈折率分布型バーレンズ２１の概要図を示している。図２３と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。なお、屈折率分布型バーレンズ２１および屈折率分布型バーレンズアレー２０のいずれも、本発明の屈折率分布型レンズの一例である。

図２３に示す本実施の形態５の面垂直方向の屈折率分布型バーレンズアレー（レンティキュラ板）２０の作製方法は、図２４に示す面垂直方向の屈折率分布型バーレンズ２１の作製方法の応用で作製できるので、まず、図２４の屈折率分布型バーレンズ２１の作製方法について説明する。

屈折率分布型バーレンズ２１は、図２４に示すように、２枚の透明基板（第１透明基板１、第２透明基板２）と、これらの２枚の透明基板間に挟まれたシート状ポリシラン４３で構成されている。シート状ポリシラン４３は、均一の厚さを有しているので、第１透明基板１と第２透明基板２は平行である。

シート状ポリシラン４３は、１つの屈折率分布型バーレンズ部分１９と、屈折率分布型バーレンズ部分１９以外のクラッド部分４０で構成されている。

屈折率分布型バーレンズ部分１９は、シート状ポリシラン４３の膜厚方向については屈折率が不変であり、面に平行な方向については直線状である屈折率の極大部分があり、その極大部分からの距離に従ってほぼ放物線状に低下する屈折率分布を有している。

シート状ポリシラン４３の厚さ（＝２枚の透明基板の間隔）はレンズ長４７であり、レンズ長４７は、屈折率分布型バーレンズ部分１９を含んで形成されている光学系が、屈折率分布型バーレンズ部分１９の端面に像を結像させる距離Ｌである。

図２５は、図２４に示す屈折率分布型バーレンズ２１の作製工程を示す図である。

図２５（ａ）は透明基板配置工程、図２５（ｂ）はポリシラン充填工程、図２５（ｃ）はマスク板配置工程、図２５（ｄ）は紫外線照射工程、図２５（ｅ）は完成した屈折率分布型バーレンズを示している。図１６に示す屈折率分布型レンズ８を作製する工程とは、使用するマスク板に形成されている紫外線透過率分布のみが異なる。

まず、図２５（ａ）に示すように、第１透明基板１と第２透明基板２を、所定の間隔
Ｌとなるように平行に配置する。

また、酸素との間でできる結合イオン性がＳｉと酸素の結合イオン性よりも高い元素で構成される酸化物１４を添加したポリシラン（硬化前）３４を準備する（図示せず）。

そして、図２５（ｂ）に示すように、第１透明基板１と第２透明基板２間に、酸化物１４を添加したポリシラン（硬化前）３４を充填する。

次に、図２５（ｃ）に示すように、第１透明基板１と第２透明基板２の両外側に、それぞれ、第１透明基板１および第２透明基板２に平行に、紫外線透過率分布第１マスク４４および紫外線透過率分布第２マスク４６を配置する。紫外線透過率分布第１マスク４４および紫外線透過率分布第２マスク４６は、いずれも、作製する屈折率分布型バーレンズ２１に対向する部分に、屈折率分布型バーレンズ２１の屈折率分布の変化に相反する分布の紫外線透過率分布を有している。

図２５（ｃ）の紫外線透過率分布第２マスク４６の右に示すグラフは、紫外線透過率分布第２マスク４６のＡ−Ａ’断面における紫外線透過率分布を示している。

このように、紫外線透過率分布第２マスク４６は、作製する屈折率分布型バーレンズ２１の屈折率の極大部分に対向する部分の紫外線透過率が極小であり、その極小部分からの距離に従って中心対称にほぼ放物線に沿って増加する紫外線透過率分布を有している。紫外線透過率分布第１マスク４４も同様の紫外線透過率分布を有している。

なお、紫外線透過率分布第２マスク４６の表面部分に示す濃淡は、濃い方が透過率が低く（紫外線を通し難い）、薄い方が透過率が高い（紫外線をよく通す）ことを示している。つまり、紫外線透過率分布第２マスク４６の紫外線透過率分布は、図２５（ｃ）〜（ｅ）に示すように、平行線状に分布している。

そして、図２５（ｄ）に示すように、加熱しながら、紫外線透過率分布第１マスク４４および紫外線透過率分布第２マスク４６を介して、均一の紫外線１５をシート状ポリシラン（硬化前）３４の両面から照射する。ポリシラン（硬化前）３４は、硬化するとともに屈折率分布が形成され、図２５（ｅ）に示すようにポリシラン（硬化後）４５となり、屈折率分布型バーレンズが完成する。

なお、第１透明基板１および第２透明基板２は、少なくとも紫外線と使用波長（映像撮像・再生の場合は可視光）に対して透明であればよく、また、上記プロセスの環境は酸素雰囲気でも良い。

なお、シート状ポリシランの膜厚は、焦点位置が２枚の平行透明基板端面に合うなど、所望の光学系になるように決められる。

このように、面垂直方向の屈折率分布型バーレンズの形成メカニズムは、面に平行な方向の紫外線照射量分布が１次元的である以外は、図１６に示した面垂直方向の屈折率分布型レンズの形成メカニズムと同様である。

すなわち、屈折率分布型バーレンズを作製する場合には、そのマスクの紫外線透過率分布が、面垂直方向の屈折率分布型バーレンズの屈折率分布に相反する分布形状とすればよい。

図２６は、図２４に示す面垂直方向の屈折率分布型バーレンズ２１を、無酸素雰囲気で作製する場合の作製工程を示す図である。図２５と同じ構成部分には、同一の符号を使用している。

無酸素雰囲気で屈折率分布型バーレンズ２１を作製する図２６の場合は、ポリシラン（硬化前）３４の上に配置する第２透明基板２を使用しない点が、酸素雰囲気で作製する図２５の場合と異なる。

図２６（ａ）は透明基板配置工程、図２６（ｂ）はポリシラン塗布工程、図２６（ｃ）はマスク板配置工程、図２６（ｄ）は紫外線照射工程、図２６（ｅ）は完成した屈折率分布型バーレンズを示している。

まず、図２６（ａ）に示すように、第１透明基板１を配置する。

また、酸素との間でできる結合イオン性がＳｉ（Ｓｉ^４＋）と酸素の結合イオン性よりも高い元素（イオン）で構成される酸化物１４を添加したポリシラン（硬化前）３４を準備する（図示せず）。

そして、図２６（ｂ）に示すように、第１透明基板１の上に、酸化物１４を添加したポリシラン（硬化前）３４を、その厚さが所定の膜厚Ｌとなるようにシート状に塗布する。

次に、図２６（ｃ）に示すように、第１透明基板１の下側に紫外線透過率分布第１マスク４４を配置し、第１透明基板１に塗布したポリシラン（硬化前）３４の上面側に紫外線透過率分布第２マスク４６を配置する。紫外線透過率分布第１マスク４４および紫外線透過率分布第２マスク４６は、いずれも、図２５で用いたものと同じマスク板であり、作製する屈折率分布型バーレンズ２１に対向する部分に、屈折率分布型バーレンズ２１の屈折率分布の変化に相反する分布の紫外線透過率分布を有している。

そして、図２６（ｄ）に示すように、加熱しながら、紫外線透過率分布第１マスク４４および紫外線透過率分布第２マスク４６を介して、均一の紫外線１５をシート状ポリシラン（硬化前）３４の両面から照射する。ポリシラン（硬化前）３４は、硬化するとともに屈折率分布が形成され、図２６（ｅ）に示すようにポリシラン（硬化後）４５となり、屈折率分布型バーレンズが完成する。

このように、無酸素雰囲気でプロセスを行う場合は、２枚の透明基板でシート状ポリシランを挟み込む必要は無く、シート状ポリシランを保持する第１透明基板１だけでよい。ただし、屈折率分布型バーレンズの光学系を決める屈折率分布型バーレンズの長さを制御するために、無酸素雰囲気であっても２枚の平行透明基板でシート状ポリシランを挟み込んでも何ら問題は無い。

図２３に示す本実施の形態５の面垂直方向の屈折率分布型バーレンズアレー（レンティキュラ板）２０は、図２５および図２６で説明した屈折率分布型バーレンズ２１の作製方法を応用して作製できる。

図２５および図２６で説明した面垂直方向の屈折率分布型バーレンズ２１の作製方法の、紫外線照射量分布と酸化物分布の少なくとも一方を面垂直方向の屈折率分布型バーレンズアレー２０の屈折率分布に相反するように分布させればよい。

例えば、図２５および図２６で示す作製方法において、紫外線透過率分布第１マスク４４および紫外線透過率分布第２マスク４６の代わりに、図２７に示すようなバーレンズアレー用紫外線透過率分布マスク２２を使用すればよい。

図２７は、面垂直方向の屈折率分布型バーレンズアレー２０を作製するために使用するマスク板の概要図を示している。なお、図２７のバーレンズアレー用紫外線透過率分布マスク２２内に示す濃淡は、濃い方が透過率が低く（紫外線を通し難い）、薄い方が透過率が高い（紫外線をよく通す）ことを示している。

バーレンズアレー用紫外線透過率分布マスク２２は、図２７に示すように、マスクの面に平行な方向に、直線状の極小部分からの距離に従ってほぼ放物線状に増加する紫外線透過率分布が１次元周期的に配列した紫外線透過率分布を有している。

なお、図２３に示す屈折率分布型バーレンズアレー（レンティキュラ板）２０をＩＰに使用する場合は、その各屈折率分布型バーレンズ部分１９の間隔が解像度に相当するので、屈折率分布型バーレンズ部分１９は前記シート状ポリシランの面に平行な方向に高密度に分布するのが望ましい。分布の対称性は、屈折率分布型バーレンズアレーの場合は、１次元周期なので２回の回転対称軸を有している。

このように、図２５の作製方法を応用して平行透明基板に酸化物を添加したポリシランを挟み込んで膜厚方向からの酸素供給を遮断した状態で、または、図２６の作製方法を応用して無酸素雰囲気で、所望の屈折率分布型バーレンズアレーパターンに対応した紫外線透過率分布を有するマスクを介して紫外線を照射することにより、紫外線強度に応じて添加酸化物が還元してポリシランよりも低屈折率のシロキサン構造が発生するので、一度のプロセスでシート状ポリシランの面に平行な方向にマスクパターンに対応した面垂直方向の屈折率分布型バーレンズを複数個同時に並列作製させることができる。

（実施の形態６）
図２８は、本発明の実施の形態６の屈折率分布型レンズをＩＰに使用した立体画像撮像装置の概要図を示している。

本実施の形態６の立体画像撮像装置は、実施の形態４の製造方法で作製した屈折率分布型レンズアレー５０と、テレビジョンカメラ５１を備えている。屈折率分布型レンズアレー５０は、図２８では屈折率分布を分かり易くするために２５個の同心円状の屈折率分布しか記載していないが、実際には１０，０００個以上の同心円状の屈折率分布が２次元周期的に配列されている。

なお、屈折率分布型レンズアレー５０が、本発明の表示パネルの一例であり、テレビジョンカメラ５１が、本発明のカメラの一例である。

屈折率分布型レンズアレー５０の後ろに写真フィルム５２を置くと、その像が、屈折率分布型レンズアレー５０のテレビジョンカメラ５１側の端面に結像される。この屈折率分布型レンズアレー５０の端面を、テレビジョンカメラ５１で撮影することにより、立体画像を撮影することができる。

また、図２９は、本実施の形態６の屈折率分布型レンズをＩＰに使用した立体画像再生装置の概要図を示している。

本実施の形態６の立体画像再生装置は、ＩＰに、図２８の立体画像撮像装置と同じ屈折率分布型レンズアレー５０を使用している。屈折率分布型レンズアレー５０の背面には、表示素子アレー５３が配置されている。表示素子アレー５３には、屈折率分布型レンズアレー５０の有する複数の屈折率分布型レンズ部分のそれぞれに対向して複数の表示素子が２次元周期的に配列されている。

表示素子アレー５３のそれぞれの表示素子は、対向する屈折率分布型レンズアレー５０が有する屈折率分布型レンズ部分に対応する画像を表示する。その画像は、表示素子アレー５３側とは反対側の屈折率分布型レンズアレー５０の端面に結像され、表示される。そして、この屈折率分布型レンズアレー５０の端面に、立体画像を見ることができる。

尚、上記実施の形態１における立体画像再生装置、及び立体画像撮像装置の説明は、本実施の形態の装置にもそのまま適用できることは言うまでもない。又、上記実施の形態５の屈折率分布型バーレンズアレーをＩＰに使用した場合についての説明は、上記実施の形態２における立体画像再生装置、及び立体画像撮像装置の説明が、そのまま適用できるので記載を省略する。

このように、ＩＰに本発明の屈折率分布型レンズを用いることにより、低コストで立体画像作成装置や立体画像再生装置を製造できるので、低価格の立体画像作成装置や立体画像再生装置を提供できる。

以上に説明したように、本発明の屈折率分布型レンズおよびその製造方法を用いると、ポリシランの紫外線照射時に起こる屈折率分布を利用し、一度のプロセスでシート状ポリシランの面に平行な方向にマスクパターンに対応した面垂直方向の屈折率分布型レンズを複数個同時に並列させることができる。そのため、ＩＰに利用される屈折率分布型レンズアレーパネルの低価格化を実現するという効果が得られる。

また、本発明の屈折率分布型レンズは、ポリシランが酸化反応を伴うので２５０℃までの耐熱性を有しており、従来の光重合材料を用いた屈折率分布型レンズでは耐熱性が低くて使用できなかったプロジェクタの投影用のレンズ等にも使用できる。

なお、各実施の形態にも説明したように、本発明の屈折率分布型レンズとは、図１５の屈折率分布型レンズ８や図２４の屈折率分布型バーレンズ２１などの１つのレンズだけではなく、図１４の屈折率分布型レンズアレー６や図２３の屈折率分布型バーレンズアレー２０のような複数の屈折率分布型レンズからなるレンズアレーも含むものである。

上述したことから明らかな様に、本明細書には次の発明を包含する。

即ち、第１の本発明は、屈折率分布を有する領域を複数含む屈折率分布型レンズであって、
前記屈折率分布型レンズは、ポリシランを含む板状部材であり、
前記領域の前記屈折率分布は、前記板状部材の面に平行な方向における屈折率の変化を含む分布であり、且つ前記面に垂直な方向における屈折率の実質的な変化を含まない分布である、屈折率分布型レンズである。

第２の本発明は、前記複数の領域のそれぞれの前記屈折率分布は、前記屈折率の極大部分を有し、前記極大部分を含む前記領域の内部では前記極大部分から離れるに従って前記屈折率が減少する変化を含む分布である、上記第１の本発明の屈折率分布型レンズである。

第３の本発明は、前記領域の、前記面に平行な方向の前記屈折率分布は、前記極大部分が点状であり、前記極大部分を中心とする同心円状の分布である、上記第２の本発明の屈折率分布型レンズである。

第４の本発明は、複数の前記極大部分は、前記面に平行な方向に周期的に配置されている、上記第３の本発明の屈折率分布型レンズである。

第５の本発明は、前記複数の極大部分は、回転対称軸を有するように配置されている、上記第４の本発明の屈折率分布型レンズである。

第６の本発明は、前記複数の領域のそれぞれの前記屈折率分布は、前記極大部分が直線状であり、前記極大部分に対して平行線状の分布である、上記第２の本発明の屈折率分布型レンズである。

第７の本発明は、複数の前記極大部分は、等間隔に平行に配置されている、上記第６の本発明の屈折率分布型レンズである。

第８の本発明は、前記板状部材は、前記屈折率分布を有する前記領域を複数含む積層用部材が厚み方向に複数積層された部材であり、
前記領域の前記屈折率分布は、前記複数の各領域の軸を中心とした分布であり、且つ前記軸と実質上直交する方向に関して、前記軸から遠ざかるに従って前記屈折率が実質上減少する分布であり、
前記複数の領域毎の前記軸の方向は、前記積層用部材の積層面に実質上平行であり、且つ前記軸同士の方向も互いに実質上平行であり、
前記軸と交差する、前記積層された積層用部材の両側面の一方の面が光の入射面であり、他方の面が前記光の出射面である、上記第２の本発明の屈折率分布型レンズである。

第９の本発明は、前記各領域の前記屈折率分布は、前記軸と実質上直交する任意の平面内を前記軸から全方向に向けて前記遠ざかるに従って前記屈折率が実質上減少する分布である上記第８の本発明の屈折率分布型レンズである。

第１０の本発明は、前記複数の領域は、前記板状部材においてマトリクス状に配置されており、前記領域の両端部が前記両側面にそれぞれ露出しており、
前記入射面側から各領域毎に入射した被写体からの光が、前記出射面側に露出した各端部の表面上に前記被写体の像として結像する様に、前記屈折率分布、及び前記領域の前記両端部の間の距離が決定されている上記第９の屈折率分布型レンズである。

第１１の本発明は、前記板状部材は、前記屈折率分布を有する前記領域を含む積層用部材が厚み方向に複数積層された部材であり、
前記領域の前記屈折率分布は、前記積層用部材の前記厚み方向における中央部から前記積層用部材の積層面に向かうに従って、前記屈折率が実質上減少する分布であり、
前記積層の方向に実質上平行な前記積層用部材の両側面の一方の面が光の入射面であり、他方の面が前記光の出射面である、上記第２の本発明の屈折率分布型レンズである。

第１２の本発明は、被写体からの光が前記入射面に入射した場合、前記出射面側に露出した前記各領域の端面に、前記被写体の像がそれぞれ結像する様に、前記屈折率分布、及び前記両側面の間の距離が決定されている上記第１１の本発明の屈折率分布型レンズである。

第１３の本発明は、前記板状部材は、ポリシランを主成分とする基材にシロキサン構造が前記屈折率分布と所定の対応関係を有して分布している部材である上記第２の本発明の屈折率分布型レンズである。

第１４の本発明は、屈折率分布を有する領域を複数含む屈折率分布型レンズの製造方法であって、
酸化物が所定の分布で添加されたシート状のポリシラン材を準備するポリシラン材準備工程と、
前記ポリシラン材の内に前記屈折率分布を形成させるために、強度分布を有する紫外線を前記ポリシラン材に照射する紫外線照射工程とを備え、
前記酸化物の前記分布は、前記紫外線が照射される前記ポリシラン材の照射面に近い方が遠い方に比べて前記酸化物の濃度が低い分布である、屈折率分布型レンズの製造方法である。

第１５の本発明は、前記ポリシラン材準備工程は、透明基板の上に前記ポリシラン材を塗布するポリシラン材塗布工程を有し、
前記紫外線照射工程では、前記ポリシラン材の上面からと、前記透明基板を介して下面からの両面から紫外線を照射する、上記第１４の本発明の屈折率分布型レンズの製造方法である。

第１６の本発明は、前記ポリシラン材準備工程は、所定間隔で平行に配置された２枚の透明基板の間隙に前記ポリシラン材を充填するポリシラン材充填工程を有し、
前記紫外線照射工程では、前記２枚の透明基板のそれぞれを介して前記ポリシラン材の両面に照射されるように、前記ポリシラン材の両面から紫外線を照射する、上記第１４の本発明の屈折率分布型レンズの製造方法である。

第１７の本発明は、前記紫外線照射工程では、
前記ポリシラン材の一方の面側に、前記ポリシラン材に平行に、紫外線透過率分布を有するマスク板を配置し、
実質上均一の強度の紫外線を前記マスク板を介して照射することにより、前記ポリシラン材に対して前記強度分布を有する紫外線が照射されるようにする、上記第１４の本発明の屈折率分布型レンズの製造方法である。

第１８の本発明は、前記紫外線照射工程では、
前記マスク板と同じ紫外線透過率分布を有する別のマスク板を、前記ポリシラン材のもう一方の面側に、平行に配置し、
前記マスク板および前記別のマスク板のそれぞれを介して前記ポリシラン材の両面に前記強度分布を有する紫外線が照射されるように、前記マスク板および前記別のマスク板の外側の２方向から実質上均一の強度の紫外線を照射する、上記第１７の本発明の屈折率分布型レンズの製造方法である。

第１９の本発明は、前記紫外線照射工程では、回折格子を介して前記ポリシラン材に紫外線を照射することにより、前記強度分布を有する紫外線が前記ポリシラン材に照射されるようにする、上記第１４の本発明の屈折率分布型レンズの製造方法である。

第２０の本発明は、前記紫外線の前記強度分布は、前記屈折率分布を実現するために、屈折率を低くする部分に照射する紫外線強度を、屈折率を低くしない部分に照射する紫外線強度に比べて強くする分布である、上記第１４の本発明の屈折率分布型レンズの製造方法である。

第２１の本発明は、前記酸化物の前記分布は、前記ポリシラン材の膜厚の中心部分で極大で、前記中心部分から離れるに従って前記酸化物の濃度が減少する分布であり、
前記紫外線照射工程では、前記ポリシラン材の両面から前記紫外線を照射する、上記第２０の本発明の屈折率分布型レンズの製造方法である。

第２２の本発明は、上記第２の本発明の前記屈折率分布型レンズを有する表示パネルと、
前記屈折率分布型レンズの一方の端面に配置された被写体の、前記屈折率分布型レンズのもう一方の端面に結像された画像を撮影するカメラとを備えた、立体画像撮像装置である。

第２３の本発明は、上記第２の本発明の前記屈折率分布型レンズを有する表示パネルと、
前記屈折率分布型レンズの一方の端面側に配置され、前記屈折率分布型レンズが有する複数の屈折率分布の極大部分のそれぞれに対向する複数の表示素子を有する表示素子アレーとを備えた、立体画像再生装置である。

第２４の本発明は、上記第８の本発明の前記屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズの前記出射面側の前記領域の各端部に結像される像を撮像するためのカメラ手段と、
を備えた立体画像撮像装置である。

第２５の本発明は、前記屈折率分布型レンズにおける前記複数の領域はマトリクス状に配置されており、前記領域の両端部が前記両側面にそれぞれ露出しており、
前記入射面側から各領域毎に入射した被写体からの光が、前記出射面側に露出した各端部の表面上に前記被写体の正立像として結像する様に、前記屈折率分布、及び前記領域の前記両端部の間の距離が決定されている上記第２４の本発明の立体画像撮像装置である。

第２６の本発明は、上記第１の本発明の前記屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズの前記入射面側の前記領域の各端部の位置に対応した位置毎に、立体表示用に形成された映像を表示するための表示手段と、
を備えた立体画像再生装置である。

第２７の本発明は、積層用部材が厚み方向に複数積層された屈折率分布型レンズであって、前記部材は、前記部材の積層面に実質上平行な所定の軸と実質上直交する方向に関して、所定の屈折率分布を有する領域を複数含み、前記複数の領域毎の前記軸の方向は、互いに実質上平行である、前記屈折率分布型レンズの製造方法であって、
ポリシランを主成分とした基材を供給する第１工程と、
前記供給された基材に対し、前記ポリシランの酸化反応を起こさせるとともに、前記基材の内部の位置に応じて前記酸化反応の進行の程度を制御することにより、前記軸から遠ざかるに従って屈折率が実質上減少する前記屈折率分布を有する領域を所定の間隔をあけて形成する第２工程と、
前記第２工程で形成された基材を、複数供給して、前記基材の厚み方向に積層する第３工程と、を備えた屈折率分布型レンズ製造方法である。

第２８の本発明は、前記第２工程では前記基材の両面側から紫外線を照射し、
前記基材の内部の位置に応じて前記酸化反応の進行の程度を制御するとは、前記基材の厚み方向を基準とした前記位置については、前記基材の表面からの距離に依存して前記酸化反応の進行の程度を制御することであり、前記基材の幅方向を基準とした前記位置については、前記紫外線の照射強度に依存して前記酸化反応の進行の程度を制御することである上記第２７の本発明の屈折率分布型レンズ製造方法である。

第２９の本発明は、上記第１１の本発明の前記屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズの前記出射面側の、前記各積層用部材の端面に結像される像を撮像するためのカメラ手段と、
を備えた立体画像撮像装置である。

第３０の本発明は、前記屈折率分布型レンズは、被写体からの光が前記入射面に入射した場合、前記出射面側に露出した前記各積層用部材の端面に、前記被写体の正立像がそれぞれ結像する様に、前記屈折率分布、及び前記両端部の間の距離が決定されている上記第２９の本発明の立体画像撮像装置である。

第３１の本発明は、上記第１１の本発明の前記屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズの前記入射面側の、前記各積層用部材の端面毎に、立体表示用に形成された映像を表示するための表示手段と、
を備えた立体画像再生装置である。

第３２の本発明は、前記立体画像再生装置を利用する利用者の体勢を検知するセンサと、
前記センサの検知結果に基づいて、前記屈折率分布型レンズを回動させるための駆動手段と
を備えた上記第３１の本発明の立体画像再生装置である。

第３３の本発明は、所定の屈折率分布を有する積層用の基材が、前記基材の厚み方向に複数積層された屈折率分布型レンズの製造方法であって、
ポリシランを主成分とした基材を供給する第１工程と、
前記供給された基材に対し、前記ポリシランの酸化反応を起こさせるとともに、前記基材の厚み方向を基準として前記酸化反応の進行の程度を制御することにより、前記基材の厚みを基準として中央部から前記基材の両面に向かうに従って、前記屈折率が実質上減少する前記屈折率分布を形成する第２工程と、
前記第２工程で形成された基材を複数供給して、前記基材の厚み方向に積層する第３工程と、
を備えた屈折率分布型レンズ製造方法である。

第３４の本発明は、前記第２工程では前記基材の両面側から紫外線を照射し、
前記基材の厚み方向を基準として前記酸化反応の進行の程度を制御するとは、前記基材の厚み方向を基準とした前記基材の内部の位置について、前記基材の表面からの距離に依存して前記酸化反応の進行の程度を制御することである上記第３３の本発明の屈折率分布型レンズ製造方法である。

本発明の屈折率分布型レンズ、及び、屈折率分布型レンズの製造方法など、量産性に優れているという長所を有し、例えば、立体画像撮像装置、立体画像再生装置等として有用である。

本発明の実施の形態１のＷＧ型ＧＩレンズマトリクスを使用した立体映像撮像装置の構成の概略斜視図 導波路型屈折率分布レンズ１の断面を示しており、入射ビーム状態と出射ビーム状態等を表した説明図 本発明の実施の形態１のＷＧ型ＧＩレンズマトリクスを使用した立体映像再生装置の構成の概略斜視図 本実施の形態のシート状ポリシランのＷＧ型ＧＩレンズ作製メカニズムの説明図 （ａ）硬化前のシート状ポリシランの両側からＵＶ照射した場合の、シロキサン構造に取り込まれた酸素の濃度分布について、ＵＶ照射量の違いによる変化を示したグラフ、（ｂ）図５（ａ）のグラフを、屈折率分布の変化という観点から表すとともに、ポリシラン構造の分布状態も同時に表したグラフ、（ｃ）硬化前のシート状ポリシランに、両側からＵＶ（紫外線）照射を行った場合の、各ステップにおけるシロキサン構造の分布の変化の様子を模式的に示した断面図 マスクの透過率特性を説明するための説明図 （ａ）硬化後のシート状ポリシランのＸ−Ｘ断面における酸素濃度と屈折率の分布状況を示す図、（ｂ）硬化後のシート状ポリシランのＹ−Ｙ断面における酸素濃度と屈折率の分布状況を示す図 本発明の実施の形態２のスラブ積層型ＧＩレンズアレーを使用した立体映像撮像装置の構成の概略斜視図 （ａ）従来のレンティキュラ板の原理を説明するための図、（ｂ）本発明の実施の形態２のスラブ型ＧＩレンズの原理を説明するための図 本実施の形態２のスラブ積層型ＧＩレンズアレーを使用した立体映像再生装置の構成の概略斜視図 （ａ）本実施の形態２でのシート状ポリシランによるスラブ型ＧＩレンズの作製方法の概念図、（ｂ）本実施の形態１でのシート状ポリシランによるＷＧ型ＧＩレンズアレー作製方法の概念図 本発明の実施の形態３における、時間に対して周期的に変調する紫外線照射の説明図 図１１（ｂ）のシート状ポリシランによるＷＧ型ＧＩレンズアレー作製方法の別の例を示す概念図 本発明の実施の形態４の、面垂直方向の同心円状屈折率分布型レンズアレーの概要図 本実施の形態４の、面垂直方向の同心円状屈折率分布型レンズの概要図 （ａ）本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズの酸素雰囲気環境下での作製工程における透明基板配置工程を示す図、（ｂ）本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズの酸素雰囲気環境下での作製工程におけるポリシラン充填工程を示す図、（ｃ）本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズの酸素雰囲気環境下での作製工程におけるマスク板配置工程を示す図、（ｄ）本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズの酸素雰囲気環境下での作製工程における紫外線照射工程を示す図、（ｅ）本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズの酸素雰囲気環境下での作製工程で完成した同心円状屈折率分布型レンズを示す図 本実施の形態４における、酸化によりシート状ポリシランに形成される屈折率分布を説明する図 （ａ）本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズの無酸素雰囲気環境下での作製工程における透明基板配置工程を示す図、（ｂ）本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズの無酸素雰囲気環境下での作製工程におけるポリシラン塗布工程を示す図、（ｃ）本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズの無酸素雰囲気環境下での作製工程におけるマスク板配置工程を示す図、（ｄ）本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズの無酸素雰囲気環境下での作製工程における紫外線照射工程を示す図、（ｅ）本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズの無酸素雰囲気環境下での作製工程で完成した同心円状屈折率分布型レンズを示す図 本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズアレー用マスクの概要図 本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズアレー用マスクの作製方法を示す概要図 （ａ）同心円状屈折率分布が長方形格子状に配列された図、（ｂ）同心円状屈折率分布が三角格子状に配列された図、（ｃ）同心円状屈折率分布が正方格子状に配列された図 本実施の形態４の、同心円状屈折率分布型レンズの酸素雰囲気環境下での作製工程における、回折格子を利用した紫外線照射工程の概要図 本発明の実施の形態５の、面垂直方向の屈折率分布型バーレンズアレー（レンティキュラ板）の概要図 本実施の形態５の、面垂直方向の屈折率分布型バーレンズの概要図 （ａ）本実施の形態５の、屈折率分布型バーレンズの酸素雰囲気環境下での作製工程における透明基板配置工程を示す図、（ｂ）本実施の形態５の、屈折率分布型バーレンズの酸素雰囲気環境下での作製工程におけるポリシラン充填工程を示す図、（ｃ）本実施の形態５の、屈折率分布型バーレンズの酸素雰囲気環境下での作製工程におけるマスク板配置工程を示す図、（ｄ）本実施の形態５の、屈折率分布型バーレンズの酸素雰囲気環境下での作製工程における紫外線照射工程を示す図、（ｅ）本実施の形態５の、屈折率分布型バーレンズの酸素雰囲気環境下での作製工程で完成した同心円状屈折率分布型バーレンズを示す図 （ａ）本実施の形態５の、屈折率分布型バーレンズの無酸素雰囲気環境下での作製工程における透明基板配置工程を示す図、（ｂ）本実施の形態５の、屈折率分布型バーレンズの無酸素雰囲気環境下での作製工程におけるポリシラン塗布工程を示す図、（ｃ）本実施の形態５の、屈折率分布型バーレンズの無酸素雰囲気環境下での作製工程におけるマスク板配置工程を示す図、（ｄ）本実施の形態５の、屈折率分布型バーレンズの無酸素雰囲気環境下での作製工程における紫外線照射工程を示す図、（ｅ）本実施の形態５の、屈折率分布型バーレンズの無酸素雰囲気環境下での作製工程で完成した同心円状屈折率分布型バーレンズを示す図 本実施の形態５の、屈折率分布型バーレンズアレー用マスクの概要図 本発明の実施の形態６の立体画像撮像装置の概要図 本実施の形態６の立体画像再生装置の概要図 従来の、光ファイバを利用した立体撮像装置の構成図

符号の説明

１ 第１透明基板
２ 第２透明基板
３ 同心円状屈折率分布型レンズ部分
４ クラッド部分
５ シート状ポリシラン
６ 屈折率分布型レンズアレー
７ レンズ長
８ 屈折率分布型レンズ
９ ポリシラン構造
１０ シロキサン構造
１１ 紫外線透過率分布第１マスク
１２ 紫外線透過率分布第２マスク
１４ 酸化物
１５ 紫外線（照射）
１６ 同心円状レンズアレー用紫外線透過率分布マスク
１７ 回折格子
１８ 定在波
１９ 屈折率分布型バーレンズ部分
２０ 屈折率分布型バーレンズアレー（レンティキュラ板）
２１ 屈折率分布型バーレンズ
２２ バーレンズアレー用紫外線透過率分布マスク
２３ 回折光
２０１ 入射面
２０２ 出射面
３０８ 画像表示部
９０１ 導波路型屈折率分布レンズ（ＷＧ型ＧＩレンズ）
９０２ クラッド
９０３ 導波路型屈折率分布レンズアレー（ＷＧ型ＧＩレンズアレー）
９０４ 導波路型屈折率分布レンズマトリクス（ＷＧ型ＧＩレンズマトリクス）
９０５ カメラ
９０６ 膜厚
９０８ 画像表示部
９０９ 視聴者
９１０ 硬化前のシート状ポリシラン
９１０’硬化後のシート状ポリシラン
９１１ ポリシラン構造
９１２ シロキサン構造
９１３ マスクの紫外線透過率分布
９１４ ＵＶ透過率分布第１マスク
９１５ ＵＶ透過率分布第２マスク
９１６ スラブ型屈折率分布レンズ（スラブ型ＧＩレンズ）
９１７ スラブ積層型屈折率分布レンズアレー（スラブ積層型ＧＩレンズアレー）
９１８ センサー
９１９ パネル駆動部
９２０ 射出開口部
９２１ 射出容器
９２２ 紫外線（一定量）
９２３ 紫外線（変調量）
９６０ 透明基板

Claims (34)

1. 屈折率分布を有する領域を複数含む屈折率分布型レンズであって、
   前記屈折率分布型レンズは、ポリシランを含む、膜厚が１００μｍより大きい板状部材であり、
   前記領域の前記屈折率分布は、酸化物が所定の分布で添加された前記ポリシランを含む板状部材を露光し、酸化反応に沿って形成した分布であり、
   前記板状部材の面に平行な方向における屈折率の変化を含む分布であり、
   且つ前記面に垂直な方向における屈折率の実質的な変化を含まない分布である、
   屈折率分布型レンズ。
2. 前記複数の領域のそれぞれの前記屈折率分布は、前記屈折率の極大部分を有し、前記極大部分を含む前記領域の内部では前記極大部分から離れるに従って前記屈折率が減少する変化を含む分布である、請求項１記載の屈折率分布型レンズ。
3. 前記領域の、前記面に平行な方向の前記屈折率分布は、前記極大部分が点状であり、前記極大部分を中心とする同心円状の分布である、請求項２記載の屈折率分布型レンズ。
4. 複数の前記極大部分は、前記面に平行な方向に周期的に配置されている、請求項３記載の屈折率分布型レンズ。
5. 前記複数の極大部分は、回転対称軸を有するように配置されている、請求項４記載の屈折率分布型レンズ。
6. 前記複数の領域のそれぞれの前記屈折率分布は、前記極大部分が直線状であり、前記極大部分に対して平行線状の分布である、請求項２記載の屈折率分布型レンズ。
7. 複数の前記極大部分は、等間隔に平行に配置されている、請求項６記載の屈折率分布型レンズ。
8. 前記板状部材は、前記屈折率分布を有する前記領域を複数含む積層用部材が厚み方向に複数積層された部材であり、
   前記領域の前記屈折率分布は、前記複数の各領域の軸を中心とした分布であり、且つ前記軸と実質上直交する方向に関して、前記軸から遠ざかるに従って前記屈折率が実質上減少する分布であり、
   前記複数の領域毎の前記軸の方向は、前記積層用部材の積層面に実質上平行であり、且つ前記軸同士の方向も互いに実質上平行であり、
   前記軸と交差する、前記積層された積層用部材の両側面の一方の面が光の入射面であり、他方の面が前記光の出射面である、請求項２記載の屈折率分布型レンズ。
9. 前記各領域の前記屈折率分布は、前記軸と実質上直交する任意の平面内を前記軸から全方向に向けて前記遠ざかるに従って前記屈折率が実質上減少する分布である請求項８記載の屈折率分布型レンズ。
10. 前記複数の領域は、前記板状部材においてマトリクス状に配置されており、前記領域の両端部が前記両側面にそれぞれ露出しており、
    前記入射面側から各領域毎に入射した被写体からの光が、前記出射面側に露出した各端部の表面上に前記被写体の像として結像する様に、前記屈折率分布、及び前記領域の前記両端部の間の距離が決定されている請求項９記載の屈折率分布型レンズ。
11. 前記板状部材は、前記屈折率分布を有する前記領域を含む積層用部材が厚み方向に複数積層された部材であり、
    前記領域の前記屈折率分布は、前記積層用部材の前記厚み方向における中央部から前記積層用部材の積層面に向かうに従って、前記屈折率が実質上減少する分布であり、
    前記積層の方向に実質上平行な前記積層用部材の両側面の一方の面が光の入射面であり、他方の面が前記光の出射面である、請求項２記載の屈折率分布型レンズ。
12. 被写体からの光が前記入射面に入射した場合、前記出射面側に露出した前記各領域の端面に、前記被写体の像がそれぞれ結像する様に、前記屈折率分布、及び前記両側面の間の距離が決定されている請求項１１記載の屈折率分布型レンズ。
13. 前記板状部材は、ポリシランを主成分とする基材にシロキサン構造が前記屈折率分布と所定の対応関係を有して分布している部材である請求項２記載の屈折率分布型レンズ。
14. 屈折率分布を有する領域を複数含む屈折率分布型レンズの製造方法であって、
    酸化物が所定の分布で添加されたシート状のポリシラン材を準備するポリシラン材準備工程と、
    前記ポリシラン材の内に前記屈折率分布を形成させるために、強度分布を有する紫外線を前記ポリシラン材に照射する紫外線照射工程とを備え、
    前記酸化物の前記分布は、前記紫外線が照射される前記ポリシラン材の照射面に近い方が遠い方に比べて前記酸化物の濃度が低い分布である、屈折率分布型レンズの製造方法。
15. 前記ポリシラン材準備工程は、透明基板の上に前記ポリシラン材を塗布するポリシラン材塗布工程を有し、
    前記紫外線照射工程では、前記ポリシラン材の上面からと、前記透明基板を介して下面からの両面から紫外線を照射する、請求項１４記載の屈折率分布型レンズの製造方法。
16. 前記ポリシラン材準備工程は、所定間隔で平行に配置された２枚の透明基板の間隙に前記ポリシラン材を充填するポリシラン材充填工程を有し、
    前記紫外線照射工程では、前記２枚の透明基板のそれぞれを介して前記ポリシラン材の両面に照射されるように、前記ポリシラン材の両面から紫外線を照射する、請求項１４記載の屈折率分布型レンズの製造方法。
17. 前記紫外線照射工程では、
    前記ポリシラン材の一方の面側に、前記ポリシラン材に平行に、紫外線透過率分布を有するマスク板を配置し、
    実質上均一の強度の紫外線を前記マスク板を介して照射することにより、前記ポリシラン材に対して前記強度分布を有する紫外線が照射されるようにする、請求項１４項記載の屈折率分布型レンズの製造方法。
18. 前記紫外線照射工程では、
    前記マスク板と同じ紫外線透過率分布を有する別のマスク板を、前記ポリシラン材のもう一方の面側に、平行に配置し、
    前記マスク板および前記別のマスク板のそれぞれを介して前記ポリシラン材の両面に前記強度分布を有する紫外線が照射されるように、前記マスク板および前記別のマスク板の外側の２方向から実質上均一の強度の紫外線を照射する、請求項１７記載の屈折率分布型レンズの製造方法。
19. 前記紫外線照射工程では、回折格子を介して前記ポリシラン材に紫外線を照射することにより、前記強度分布を有する紫外線が前記ポリシラン材に照射されるようにする、請求項１４記載の屈折率分布型レンズの製造方法。
20. 前記紫外線の前記強度分布は、前記屈折率分布を実現するために、屈折率を低くする部分に照射する紫外線強度を、屈折率を低くしない部分に照射する紫外線強度に比べて強くする分布である、請求項１４記載の屈折率分布型レンズの製造方法。
21. 前記酸化物の前記分布は、前記ポリシラン材の膜厚の中心部分で極大で、前記中心部分から離れるに従って前記酸化物の濃度が減少する分布であり、
    前記紫外線照射工程では、前記ポリシラン材の両面から前記紫外線を照射する、請求項２０記載の屈折率分布型レンズの製造方法。
22. 請求項２記載の屈折率分布型レンズを有する表示パネルと、
    前記屈折率分布型レンズの一方の端面に配置された被写体の、前記屈折率分布型レンズのもう一方の端面に結像された画像を撮影するカメラとを備えた、立体画像撮像装置。
23. 請求項２記載の屈折率分布型レンズを有する表示パネルと、
    前記屈折率分布型レンズの一方の端面側に配置され、前記屈折率分布型レンズが有する複数の屈折率分布の極大部分のそれぞれに対向する複数の表示素子を有する表示素子アレーとを備えた、立体画像再生装置。
24. 請求項８記載の前記屈折率分布型レンズと、
    前記屈折率分布型レンズの前記出射面側の前記領域の各端部に結像される像を撮像するためのカメラ手段と、
    を備えた立体画像撮像装置。
25. 前記屈折率分布型レンズにおける前記複数の領域はマトリクス状に配置されており、前記領域の両端部が前記両側面にそれぞれ露出しており、
    前記入射面側から各領域毎に入射した被写体からの光が、前記出射面側に露出した各端部の表面上に前記被写体の正立像として結像する様に、前記屈折率分布、及び前記領域の前記両端部の間の距離が決定されている請求項２４記載の立体画像撮像装置。
26. 請求項８記載の前記屈折率分布型レンズと、
    前記屈折率分布型レンズの前記入射面側の前記領域の各端部の位置に対応した位置毎に、立体表示用に形成された映像を表示するための表示手段と、
    を備えた立体画像再生装置。
27. 積層用部材が厚み方向に複数積層された屈折率分布型レンズであって、前記部材は、前記部材の積層面に実質上平行な所定の軸と実質上直交する方向に関して、所定の屈折率分布を有する領域を複数含み、前記複数の領域毎の前記軸の方向は、互いに実質上平行である、前記屈折率分布型レンズの製造方法であって、
    ポリシランを主成分とした基材を供給する第１工程と、
    前記供給された基材に対し、前記軸方向に対して垂直な方向から紫外線を照射して前記ポリシランの酸化反応を起こさせるとともに、前記基材の内部の位置に応じて前記酸化反応の進行の程度を制御することにより、前記軸から遠ざかるに従って屈折率が実質上減少する前記屈折率分布を有する領域を所定の間隔をあけて形成する第２工程と、
    前記第２工程で形成された基材を、複数供給して、前記基材の厚み方向に積層する第３工程と、を備えた屈折率分布型レンズの製造方法。
28. 前記第２工程では前記基材の両面側から前記紫外線を照射し、
    前記基材の内部の位置に応じて前記酸化反応の進行の程度を制御するとは、前記基材の厚み方向を基準とした前記位置については、前記基材の表面からの距離に依存して前記酸化反応の進行の程度を制御することであり、前記基材の幅方向を基準とした前記位置については、前記紫外線の照射強度に依存して前記酸化反応の進行の程度を制御することである請求項２７記載の屈折率分布型レンズの製造方法。
29. 請求項１１記載の前記屈折率分布型レンズと、
    前記屈折率分布型レンズの前記出射面側の、前記各積層用部材の端面に結像される像を撮像するためのカメラ手段と、
    を備えた立体画像撮像装置。
30. 前記屈折率分布型レンズは、被写体からの光が前記入射面に入射した場合、前記出射面側に露出した前記各積層用部材の端面に、前記被写体の正立像がそれぞれ結像する様に、前記屈折率分布、及び前記両端部の間の距離が決定されている請求項２９記載の立体画像撮像装置。
31. 請求項１１記載の前記屈折率分布型レンズと、
    前記屈折率分布型レンズの前記入射面側の、前記各積層用部材の端面毎に、立体表示用に形成された映像を表示するための表示手段と、
    を備えた立体画像再生装置。
32. 前記立体画像再生装置を利用する利用者の体勢を検知するセンサと、
    前記センサの検知結果に基づいて、前記屈折率分布型レンズを回動させるための駆動手段と
    を備えた請求項３１記載の立体画像再生装置。
33. 所定の屈折率分布を有する積層用の基材が、前記基材の厚み方向に複数積層された屈折率分布型レンズの製造方法であって、
    ポリシランを主成分とした基材を供給する第１工程と、
    前記供給された基材に対し、前記基材の厚み方向から紫外線を照射して前記ポリシランの酸化反応を起こさせるとともに、前記基材の厚み方向を基準として前記酸化反応の進行の程度を制御することにより、前記基材の厚みを基準として中央部から前記基材の両面に向かうに従って、前記屈折率が実質上減少する前記屈折率分布を形成する第２工程と、
    前記第２工程で形成された基材を複数供給して、前記基材の厚み方向に積層する第３工程と、
    を備えた屈折率分布型レンズの製造方法。
34. 前記第２工程では前記基材の両面側から前記紫外線を照射し、
    前記基材の厚み方向を基準として前記酸化反応の進行の程度を制御するとは、前記基材の厚み方向を基準とした前記基材の内部の位置について、前記基材の表面からの距離に依存して前記酸化反応の進行の程度を制御することであり、
    前記中央部は、前記屈折率の極大部分が実質上平面的に分布する領域である請求項３３記載の屈折率分布型レンズの製造方法。