JPH03232743A - 平板レンズの製造方法 - Google Patents

平板レンズの製造方法

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JPH03232743A
JPH03232743A JP2771290A JP2771290A JPH03232743A JP H03232743 A JPH03232743 A JP H03232743A JP 2771290 A JP2771290 A JP 2771290A JP 2771290 A JP2771290 A JP 2771290A JP H03232743 A JPH03232743 A JP H03232743A
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Japan
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glass
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etching
film
recessed part
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Hiroshi Wada
弘 和田
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/30Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/355Temporary coating

Landscapes

  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

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、両表面が平坦面の透明基板中に球面レンズを
一体に形成した平板レンズの製造方法に関する。
[従来の技術] ガラス、プラスチック等の透明基板に、多数のレンズを
配列形成したレンズアレイは、画像の読みとり、記録、
表示など広い分野で急速に利用されるようになってきて
いる。
特に、光屈折曲面を基板表面に突出形成するかわりに、
レンズ部分の屈折率を基板の屈折率とは異ならせ、基板
表面側のレンズ面は基板と面一の平坦面とするとともに
、光屈折曲面側を基板の肉厚内に位置させた平板レンズ
は、表面が平面であるため他の光学部品との結合や組立
が容易であるという大きな利点がある。
上記のような平板レンズを製作するに当たっては、従来
以下に述べるような方法がとられていた。
まずガラス基板表面に蒸着、スパッタリング、メツキな
どでNi、Au、Cr等の耐蝕性保護被膜(マスク膜)
を形成し、このマスク膜のレンズ位置に、周知のフォト
リングラフィ技術を用いて円形あるいは直線スリット状
の開口を設け、このマスク面に弗酸、硫酸、硝酸の混合
溶液等のガラスエツチング液を接触させて、上記開口を
通してガラスを等方的にエツチングする。
適当時間のエツチング処理の後、得られた断面が半円状
の凹部に、ガラス基板とは屈折率の異なる一般には基板
よりも屈折率の大な透明材料を堆積もしくは充填して凹
部を埋める。この充填凹部分がレンズとして機能する。
[発明が解決しようとする問題点] 上述−した従来の構造では、第4図に示すように、ガラ
ス基板lに形成しようとするレンズ部(凹部)4の大き
さに比して非常に小さいマスク開口3から等方性エツチ
ングをしているため、凹部4の開口周辺の底壁は急峻に
立ち上がりほとんど垂直になっている。
このような形状の凹部4に透明材料を充填して形成した
レンズは、周辺部での収差が大きいという問題があった
また、隣接レンズ間間隔を可及的に小さくしようとする
と、マスク被膜2の開口3周縁から凹部4の周縁までの
間の支持のない被膜部分、いゎゆるオーバーハング部分
が相当大きくなって、工。
チング途中でここから被膜が剥離してしまい、均一なエ
ツチングができないという問題があった。
[問題点を解決するための手段] 本発明方法では、ガラス基板のエツチング処理を二段階
に分けて行う。
第−工、チング工程は、前述した従来方法と同じくパタ
ー7開ロマスクを用いた等方性エツチングである。但し
、エツチングで得られる凹部の径が目的とするレンズ径
よりも小さい段階でこの第一エッチング処理を終える。
次いでマスク被膜を除去した後、基板表面全体に対して
エツチング処理を行う。
この第二二、チング処理によって、凹部の周縁近傍の底
壁を緩やかなカーブに仕上げるとともに、凹部径を拡大
して所望のレンズ径とする。すなわちレンズアレイであ
れば隣接するレンズ同士を近接させる。
[作用] 本発明によれば、マスク被膜を用いるパターンエツチン
グ(第一段エツチング)では、マスク開口の径に対する
凹部の径は従来方法よりも相対的に小さくてよく、従っ
てマスク被膜のオーバーハングに起因する剥離が生じ難
い。
また第二段エツチングではマスク膜を用いないため、隣
接凹部間の間隔を可及的に小さくすることができる。
さらに、凹部の周縁近傍の底壁形状が従来方法によるよ
りも緩やかなカーブとなるため、得られるレンズの周辺
の収差が小さくなる。
以上のように本発明によれば、特性の揃った均一なレン
ズ群を高集積度の配列で基板に形成することができる。
[実施例コ 以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。
第1図において11はガラス基板であり、本実施例では
ソーダライムガラスと無アルカリガラスを使用した。
12は耐蝕性保護被膜(マスク膜)で、本実施例ではス
パッタあるいは蒸着でガラス面上に成膜したCr膜12
Aと、この上に積層した感光性樹脂層12Bとの二層か
ら成っている。
まず第1図(イ)のように、−ガラス基板11面上のレ
ンズを形成すべき位置に、感光性樹脂層12Bを用いて
周知のフォトリングラフィにより、Cr膜12Aに円形
の開口13を設ける。
次ぎに第1図(ロ)のように、弗酸、硫酸、塩酸等から
成るガラスエツチング液中にガラス基板11を浸し、第
一段の化学エツチングを行う。
マスク膜の開口13の径dを充分小さくしておけば、こ
の開口部を始点として基板ガラスが等方的にエツチング
され、半径rの略半球状の凹部14Aが形成される。こ
の半径rはエツチング条件によって制御される。つまり
、エツチング液の濃度と処理時間である。本実施例では
マスク開口13の径dを5μmとし、弗酸の濃度が10
%のエツチング液を用いて6分間エツチングして、径D
1が60μmの凹部14Aを得た。
以上が第1段のエツチング処理である。
次ぎに基板11の表面からマスク膜12を除去した後、
第1図(ニ)に示すように基板11をエツチング液中に
浸して全面エツチング(第二段エツチング)を行う。
前述のようにガラスの化学エツチングは等方性エツチン
グであるので、当初の凹部14Aは一様に大きくなって
いき、同時に凹部周縁の角部15もエツチングされて、
周辺部でなだらかなカーブを描く底壁をもつ凹部14が
得られる。
この凹部14の曲率半径Rは簡単には、R=(1回目の
エツチング深さ)+ (2回目のエツチング深さ) と考えてよい。
凹部14の径りこは簡単には、 (dはマスク開口幅) と考えてよい。
ここで当然1回目のエツチング深さは1回目の凹部半径
rとほぼ等しい。
このように基板を全面エツチングすることにより、所望
のレンズ径D2の緩やかなカーブを有する凹部14が得
られる。
本実施例では2回目のエツチング時間8分で、径が約1
00μm1  曲率半径R−60μmの凹部14が得ら
れた。
この後、第2図のように凹部14に屈折率が基板(ソー
ダライムガラス)の1.51よりも高い1゜57である
透明樹脂16を充填して平板レンズlOを製作したとこ
ろ、その焦点距離は約900μmであった。光線追跡に
よる計算結果では焦点距離は約700μmであり、はぼ
実験結果と一致しており、レンズの収差が小さいことが
確認できた。
第3図は、多数の凹部14をレンズ径以下に近接させて
形成する例を示している。
まず第3図(イ)のように、径D1が60μmで曲率半
径rの凹部14Aを前述と同等の条件でガラス基板に形
成した。凹部14AはピッチPが125μmで等間隔に
配置されている。第3図(ロ)のように第2回の全面エ
ツチングを50分行うと、半径Rが180μmの凹部1
4が得られた。当初凹部間に存在していた表面平坦な部
分17は一様にエツチングされて無くなり、凹部同士が
近接したところは鋭利な突起部18となる。この凹部1
4に屈折率が1.67の透明樹脂を充填して平板レンズ
lOを製作したところ、焦点距離は約1100μmであ
った。光線追跡による計算結果では焦点距離は約990
μmであった。実験結果とほぼ一致しており、レンズの
収差が小さいことが確認できた。
[発明の効果] 本発明によれば、従来方法では製作が不可能であった光
屈折面の急峻な分布がない平板レンズ、あるいはレンズ
同士が密着した高集積度のレンズアレイが実現できる。
【図面の簡単な説明】
箪1図(イ)ないしく二)は本発明の一実施例を段階的
に示す断面図、第2図は本発明方法で得られる平板レン
ズを示す断面図、第3図(イ)(ロ)は本発明方法の他
の実施例を示す断面図である。 lO・・書平板レンズ 11・・・ガラス基板 12・・・エツチングマスク膜 13・・・開口 14A・・・第一段エツチングによる凹部14・・・第
二段エツチングによる凹部16・・・高屈折率充填材(
レンズ部分)第 1 図 第 図 0 第 図 手続補正書 (方式) 事件の表示 平成2年 特許部 第 27712号 2゜ 発明の名称 平板レンズの製造方法 3゜ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号名称
  (400)日本板硝子株式会社代表者 中 島 達
 二 4、代理人 住所 東京都港区新橋5丁目11番3号 新橋住友ビル 日本板硝子株式会社 特許部内 5゜ 補正命令の日付 平成2年5月29日 (発送口) 6゜ 補正の対象 7゜ 補正の内容 )明細書第9頁第19行ないし第20行に「他の実施例
を示す断面図である。」とあるのを、「他の実施例を示
す断面図、第4図は従来方法における問題を説明する断
面図である。」と補正する。 以 上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ガラス基板の表面を耐蝕性被膜で被覆するとともに、こ
    の被膜に所望のレンズパターンで開口を設ける工程と、
    この面にガラスエッチング液を接触させて前記開口を通
    してガラス基板を等方的にエッチングすることにより、
    ガラス基板面に断面が略半円形状の凹部を形成する第一
    エッチング工程と、前記被膜を除去した後基板面全体を
    エッチングする第二エッチング工程と、第二エッチング
    工程で得られた凹部を基板ガラスとは屈折率の異なる透
    明材料で埋める工程とを備えた平板レンズの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0749403A (ja) * 1993-04-12 1995-02-21 Hughes Aircraft Co マイクロ光学素子の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0749403A (ja) * 1993-04-12 1995-02-21 Hughes Aircraft Co マイクロ光学素子の製造方法

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