JPH02239203A - グレーティングレンズおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、グレーティングレンズおよびその製遣方法に
関する。

（従来の技術） 例えば２枚のグレーティングレンズを組み合わせると理
論的には１枚のレンズでは実現の困難な高ＮＡのレンズ
を得ることができる。

（発明が解決しようとする課題） このようなグレーティングレンズは、それぞれのレンズ
基板の平坦な裏面どうしを貼着することにより得られる
が、その貼着の際には両グレーティングレンズの光軸を
精度高く合わせなければならないが、その精度が１ミク
ロン程度、あるいはそれ以下となってくると、実質的に
はその貼着によるグレーティングレンズの製作は不可能
であった。

また、平坦な裏面どうしを貼着するのでは貼着するグレ
ーティングレンズはせいぜい２枚となり、それ以上の枚
数のグレーティングレンズを組み合わせてさらに高ＮＡ
のレンズを得ることも困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、各
グレーティングレンズを精度の高い光軸合わせでもって
貼着するといったことが不要な、したがって、製作が容
易でかつ１枚のレンズでは製作が困難な高ＮＡのレンズ
を実質的には１枚のグレーティングレンズで得られるよ
うにすることを目的としている。

（課題を解決するための手段および作用）■本発明の請
求項（１）に記載のグレーティングレンズにおいては、
透明基板の上に複数のグレーティングレンズ部分が順次
に積層されてなり、各グレーティングレンズ部分は互い
に相異なる屈折率を持つ材料でもって透明基板側で最大
の屈折率、その反対側で最小の屈折率となるようにその
屈折率の大きさの順に積層されてなることを特徴として
いる。

上記構成によれば、各グレーティングレンズ部分は透明
基板の上に互いに屈折率が相異なる材料でもってかっ、
それぞれが透明基板側で最大でその反対側で最小となる
ようにその屈折率の大きさの順に積層されて構成されて
いるから、従来では２枚のグレーティングレンズそれぞ
れの基板裏面側を貼着して高ＮＡのレンズを得ることし
かできなかった場合にくらべて、その枚数をそれ以上に
することができることになり、より高ＮＡのレンズを得
ることができる。

また、従来のような光軸合わせをしながら基板裏面側の
貼着を行う場合とは異なり、積層するだけでその先軸合
わせが可能となるから、従来のような精度の高い光軸合
わせ作業が不要化して製作容易なグレーティングレンズ
を得ることができる。

■本発明の請求項（２）に記載のグレーティングレンズ
の製造方法においては、透明基板の上に相異なる屈折率
を持つ材料でもって複数のグレーティングレンズ部分を
積層し、その積層順序を透明基板側で最大、その反対側
で最小の屈折率となるように屈折率の大きさの順にした
ことを特徴としている。

上記製造方法によれば、各グレーティングレンズ部分を
透明基板の上に互いに屈折率が相異なる材料でもってか
っ、それぞれが透明基板側で最大でその反対側で最小と
なるようにその屈折率の大きさの順に積層するだけでグ
レーティングレンズを製作することが可能であるから、
従来では２枚のグレーティングレンズそれぞれの基板裏
面側を貼着する場合にくらべて、その積層枚数を３枚以
上にすることができる。

また、従来のような光軸合わせをしながら基板裏面側の
貼着を行う場合とは異なり、積層するだけでその先軸合
わせが可能となるから、従来のような精度の高い光袖合
わせ作業が不要化する結果、より高ＮＡのグレーティン
グレンズを容易に製作することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。本発明の第１および第２実施例においてはグレーティ
ングレンズとしてマイクロフレネルレンズに適用して説
明されるが、本発明はマイクロフレネルレンズのみなら
ず、他のグレーティングレンズについても同様に適用さ
れるものであることは言うまでもない。

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係るマイク
ロフレネルレンズの製造方法の説明に供する図であり、
第３図は当該第１実施例のマイクロフレネルレンズの要
部断面図である。

まず、本発明におけるマイクロフレネルレンズの製造方
法について第１図ないし第３図を参照して説明する。

まず、第１図に示されるものについての製造要領につい
ては、特願昭６３−１９６１５４号において本出願人が
出願した発明「光学素子の作製方法」で既に提案されて
いるが、その概要は、光学素子であるマイクロフレネル
レンズの型となるスタンバに、マイクロフレネルレンズ
の素材である無機材料を真空蒸着成形法により堆積させ
、この堆積させた無機材科をスタンパより剥離して得ら
れたものである。

すなわち、本実施例の製造方法においては、まず、マイ
クロフレネルレンズの型であるスタンバを用意し、この
スタンパに対してマイクロフレネルレンズの素材である
無機材料を真空薄膜成形法である真空蒸着法により堆積
させ、ついで、高真空に排気したベルジャー中に、その
スタンバを蒸発源に対して対向状に配置し、ついで、そ
の蒸発源に無機材料をかけて加熱溶融することで、その
蒸発無機材料をスタンバ上に付着させる。そして、この
付着堆積した無機材料に接着剤としてＵＶ硬化樹脂を塗
布してのち紫外線を照射して硬化させ、つぎにガラスで
できた透明基板を一体に接着して、それからスタンバを
剥離することで、第１図のものが得られる。つまり、第
１図において、■は透明基板、２は無機材料であって、
第Ｉマイクロフレネルレンズ部分、３は接着剤である。

このようにして透明基板！上に第１マイクロフレネルレ
ンズ部分２を形成してから、第２図に示すようにその第
１マイクロフレネルレンズ部分２の上にＵＶＩｉ！化樹
脂４を滴下し、それから回転軸Ａ 線も回りにスピンさせることで、そのＵＶ硬化樹ＩＩ　
４を第３図のように第１マイクロフレネルレンズ部分２
の表面形状に沿う薄膜状に形成するとともにそれを硬化
させる。そうすると、そのＵＶ硬化樹脂４は第２マイク
ロフレネルレンズ部分５となる。

ここで、第１マイクロフレネルレンズ部分２の屈折率ｎ
ｌは第２マイクロフレネルレンズ部分５の屈折率ｎ１よ
りも大きくなるように、当該第１マイクロフレネルレン
ズ部分２の無機材料が選定されている。この無機材料と
してはＵＶｌｉ！化樹脂の屈折率が１．５２程度である
から、それに対応するものとしては例えば屈折率が２近
傍であるＺｎ　Ｓ，Ｚｒ　Ｏｓ等かある。

このようにして、第３図に示すように第ｌ実施例のマイ
クロフレネルレンズ６は、ガラスで作られた透明基板ｌ
の上にＵＶ（紫外線）硬化樹脂からなる接着剤３でもっ
て第１マイクロフレネルレンズ部分２が接着されている
。そして、この第１マイクロフレネルレンズ部分２の上
に、第２のマイクロフレネルレンズ部分５が積層されて
いる。

このように各マイクロフレネルレンズ部分２．５は順次
に積層されてなるとともに、互いに相異なる屈折率を持
つ材料でもって透明基板ｌ側で最大の屈折率、その反対
側で最小の屈折率となるようにその屈折率の大きさの順
に積層されることになる。ここで、そのグレーティング
厚さｔは、両マイクロフレネルレンズ部分２．５の屈折
率差をΔｎ１光の波長をλとしたとき、ｔ＝λ／Δｎが
成立するとき回折効率が最良となるが、第１実施例では
そのように回折効率が最良となるグレーティング厚さに
設定されている。

第４図ないし第６図は本発明の第２実施例に係るマイク
ロフレネルレンズの製造方法の説明に供する図であり、
第６図は当該第２実施例のマイクロフレネルレンズの要
部断面図である。

これらの図を参照して第２実施例におけるマイクロフレ
ネルレンズの製造方法について説明すると、第４図は第
１図と同様であるからその製造要領についての説明は省
略する。ただし、第１マイクロフレネルレンズ部分２の
屈折率を１１とする。

つぎに、真空蒸着法で屈折率ｎ２およびｎ３の各無機材
料を順次に真空蒸着する。これにより、第１マイクロフ
レネルレンズ部分２の上に屈折率ｎ２の無機材料からな
る第２マイクロフレネルレンズ郎分７が、また第２マイ
クロフレネルレンズ部分７の上に屈折率が１３の無機材
料からなる第３マイクロフレネルレンズ郎分８を順次に
形成する。

ここで、第１マイクロフレネルレンズ部分２の無機材料
としてはＺｒＯｔ、ＺｎＳ等があり、第２マイクロフレ
ネルレンズ部分７の無機材料としてはＡｌ　＊Ｏｓ，Ｓ
ｉ　Ｏ！等があり、第３マイクロフレネルレンズ部分８
の無機材料としてはＭｇ　Ｆ，、ＮａＦ等がある。

このようにして、第４図ないし第６図を参照して説明し
たマイクロフレネルレンズの製造方法によっても、第！
実施例と同様のマイクロフレネルレンズを得ることがで
きる。ただし、第１実施例のマイクロフレネルレンズで
はマイクロフレネルレンズ部分が２層であるのに対して
、第２実施例の場合は、マイクロフレネルレンズ部分が
３層となっている。

なお、上記実施例においては、マイクロフレネルレンズ
部分を多層（Ｘ枚）にした場合、隣接するマイクロフレ
ネルレンズ部分どうしの屈折率差をΔｎ１例えば第１マ
イクロフレネルレンズ部分の屈折率ｎｌ，第２マイクロ
フレネルレンズ部分の屈折率ｎ２、第３マイクロフレネ
ルレンズ部分の屈折率ｎ３、・・・・・・第Ｘマイクロ
フレネルレンズ部分の屈折率ｎｘとしたとき、ｎ　１　
−ｎ　２＝ｎ　２−ｎ　３　＝−＝ｎ　ｘ　−　１　＝
Δｎ（ただし、空気の屈折率を１とする）となるように
材料を選定するときは、マイクロフレネルレンズの回折
効率が最良となる。例えば、第１実施例では、第１マイ
クロフレネルレンズ郎分２の屈折率を２．０、第２マイ
クロフレネルレンズ部分５の屈折率を１．５としたとき
に最良の回折効率となる。

また、上記実施例の製造方法以外にも例えばスタンバに
レンズの材料を多層に堆積させてスタンパから直接剥離
することにより、多層のマイクロフレネルレンズ部分を
得ることも可能である。

（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように請求項（１）の発
明によれば、グレーティングレンズ部分を積層する構造
にしたから、従来のように各グレーティングレンズを精
度の高い光軸合わせでもって貼着するといったことが不
要となり、したがって、製作が容易でかつｌ枚のレンズ
では製作が困難な高ＮＡのレンズを１つのグレーティン
グレンズで得られるようにすることができる。また、グ
レーティングレンズ部分を積層する構造であるから、２
枚以上のグレーティングレンズ部分構造にして、より高
ＮＡのレンズを容易に製作することができる。

また、請求項（２）の発明によれば、グレーティングレ
ンズ部分を積層して製造するから、従来のように２枚の
グレーティングレンズの裏面側どうしを貼着して光軸合
わせをすることが不要化して、その製造がきわめて容易
化する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係る製造方
法の説明に供する図、第４図ないし第６図は本発明の第
２実施例に係る製造方法の説明に供する図である。 １・・・透明基板、２・・・接着剤、３・・・第１マイ
クロフレネルレンズ部分、５．６・・・第２マイクロフ
レネルレンズ部分、８・・・第３マイクロフレネルレン
ズ部分。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板の上に複数のグレーティングレンズ部分
   が順次に積層されてなり、各グレーティングレンズ部分
   は互いに相異なる屈折率を持つ材料でもって透明基板側
   で最大の屈折率、その反対側で最小の屈折率となるよう
   にその屈折率の大きさの順に積層されてなることを特徴
   とするグレーティングレンズ。
2. （２）透明基板の上に相異なる屈折率を持つ材料でもっ
   て複数のグレーティングレンズ部分を積層し、その積層
   順序を透明基板側で最大、その反対側で最小の屈折率と
   なるように屈折率の大きさの順にしたことを特徴とする
   グレーティングレンズの製造方法。