JPH0811224A - マイクロレンズの製造方法及び製造装置 - Google Patents
マイクロレンズの製造方法及び製造装置Info
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- JPH0811224A JPH0811224A JP6170201A JP17020194A JPH0811224A JP H0811224 A JPH0811224 A JP H0811224A JP 6170201 A JP6170201 A JP 6170201A JP 17020194 A JP17020194 A JP 17020194A JP H0811224 A JPH0811224 A JP H0811224A
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- glass material
- laser beam
- energy beam
- manufacturing
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
- B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
- B29D11/00365—Production of microlenses
- B29D11/00384—Local shaping by heating, e.g. local irradiation causing expansion
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B23/00—Re-forming shaped glass
- C03B23/006—Re-forming shaped glass by fusing, e.g. for flame sealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B23/00—Re-forming shaped glass
- C03B23/02—Re-forming glass sheets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B29/00—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S65/00—Glass manufacturing
- Y10S65/04—Electric heat
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低コストのマイクロレンズを製造できる方
法，装置を提供する。 【構成】 ガラス板５０を支持手段１０により支持す
る。この支持手段は、ガラス板５０を水平をなす２軸に
沿って移動する移動機構１６を有している。レーザー発
生装置５０からの平行レーザービームＬは、鏡２１で反
射されて垂直方向，下方向に向かい、シャッター２２，
絞り２３を通って凸レンズ２４（ビーム収束手段）で収
束され、ガラス板５０の表面５０ａに照射される。この
表面５０ａでは、レーザービームを受けた部位が溶融
し、この溶融材料による表面張力により凸曲面を有する
マイクロレンズが形成される。
法，装置を提供する。 【構成】 ガラス板５０を支持手段１０により支持す
る。この支持手段は、ガラス板５０を水平をなす２軸に
沿って移動する移動機構１６を有している。レーザー発
生装置５０からの平行レーザービームＬは、鏡２１で反
射されて垂直方向，下方向に向かい、シャッター２２，
絞り２３を通って凸レンズ２４（ビーム収束手段）で収
束され、ガラス板５０の表面５０ａに照射される。この
表面５０ａでは、レーザービームを受けた部位が溶融
し、この溶融材料による表面張力により凸曲面を有する
マイクロレンズが形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロレンズの製造
方法および製造装置に関する。
方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロレンズは、小さな径(厳密な限
定ではないが、例えばほぼ１ｍｍ以下)のレンズであ
る。このようなマイクロレンズは、次の２つの方法によ
り製造されていた。第１の方法では、マトリックス状に
多数の円形遮蔽部を形成してなるマスク部材を介して、
感光性ガラス材料の平板に紫外線を照射する。紫外線が
照射された部分は、次の熱処理工程で結晶化して体積収
縮を起こす。その結果、紫外線を受けなかった部分が圧
縮力を受けて膨張してガラス板の表面から突出し、凸曲
面を形成する。この凸曲面を有する部分がマイクロレン
ズとなる。このようにして多数のマイクロレンズが２次
元マトリックス状にガラス板に形成される。第２の方法
では、ガラス材料で形成された平板に、マトリックス状
に多数の円形開口部を形成してなるマスクをコーティン
グする。このガラス板を、高屈折率を与えるイオンを含
む溶液中に浸漬し、マスク開口部に対応するガラス板の
表面でのみイオン交換を行わせ、局所的に屈折率の分布
を持たせる。この屈折率の分布を持つ部位がマイクロレ
ンズとなる。このようにして多数のマイクロレンズが２
次元マトリックス状にガラス板に形成される。
定ではないが、例えばほぼ１ｍｍ以下)のレンズであ
る。このようなマイクロレンズは、次の２つの方法によ
り製造されていた。第１の方法では、マトリックス状に
多数の円形遮蔽部を形成してなるマスク部材を介して、
感光性ガラス材料の平板に紫外線を照射する。紫外線が
照射された部分は、次の熱処理工程で結晶化して体積収
縮を起こす。その結果、紫外線を受けなかった部分が圧
縮力を受けて膨張してガラス板の表面から突出し、凸曲
面を形成する。この凸曲面を有する部分がマイクロレン
ズとなる。このようにして多数のマイクロレンズが２次
元マトリックス状にガラス板に形成される。第２の方法
では、ガラス材料で形成された平板に、マトリックス状
に多数の円形開口部を形成してなるマスクをコーティン
グする。このガラス板を、高屈折率を与えるイオンを含
む溶液中に浸漬し、マスク開口部に対応するガラス板の
表面でのみイオン交換を行わせ、局所的に屈折率の分布
を持たせる。この屈折率の分布を持つ部位がマイクロレ
ンズとなる。このようにして多数のマイクロレンズが２
次元マトリックス状にガラス板に形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】第１の方法では、感光
性を有する特殊なガラス材料しか用いることができない
欠点があった。また、紫外線照射後に結晶化のための熱
処理工程を必要とし、製造コストが高かった。第２の方
法では、イオン交換工程が高温で長時間行われるため煩
雑であり、製造コストが高かった。
性を有する特殊なガラス材料しか用いることができない
欠点があった。また、紫外線照射後に結晶化のための熱
処理工程を必要とし、製造コストが高かった。第２の方
法では、イオン交換工程が高温で長時間行われるため煩
雑であり、製造コストが高かった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、請求項１は、マイクロ
レンズの製造方法であって、ガラス材の表面の一部分を
局所的に加熱することにより、その部分を溶融させ、そ
の溶融時の表面張力により凸曲面を形成し、その硬化に
より当該凸曲面を有するマイクロレンズを形成すること
を特徴とする。請求項２では、エネルギービームをガラ
ス材の表面に当てることにより、上記局所加熱を行うこ
とを特徴とする。請求項３では、上記エネルギービーム
がレーザービームであり、このレーザービームを収束さ
せて上記ガラス材の表面に供給することにより、上記局
所加熱を行うことを特徴とする。請求項４では、平行エ
ネルギービームを発生させるエネルギービーム発生手段
と、この平行エネルギービームを収束させるビーム収束
手段と、ガラス材をその表面がビーム収束手段からの収
束エネルギービームを受けるようにして支持する支持手
段とを備えたマイクロレンズの製造装置を特徴とする。
請求項５では、上記支持手段が、収束エネルギービーム
の軸と交叉する面上において、互いに直交する２軸に沿
ってガラス材を移動させる移動機構を有していることを
特徴とする。請求項６では、上記エネルギービームがレ
ーザービームであり、このレーザービームの光路におい
て、レーザービームのエネルギー強度と断面形状を決定
する開口を有する絞りを配置することを特徴とする。
するためになされたものであり、請求項１は、マイクロ
レンズの製造方法であって、ガラス材の表面の一部分を
局所的に加熱することにより、その部分を溶融させ、そ
の溶融時の表面張力により凸曲面を形成し、その硬化に
より当該凸曲面を有するマイクロレンズを形成すること
を特徴とする。請求項２では、エネルギービームをガラ
ス材の表面に当てることにより、上記局所加熱を行うこ
とを特徴とする。請求項３では、上記エネルギービーム
がレーザービームであり、このレーザービームを収束さ
せて上記ガラス材の表面に供給することにより、上記局
所加熱を行うことを特徴とする。請求項４では、平行エ
ネルギービームを発生させるエネルギービーム発生手段
と、この平行エネルギービームを収束させるビーム収束
手段と、ガラス材をその表面がビーム収束手段からの収
束エネルギービームを受けるようにして支持する支持手
段とを備えたマイクロレンズの製造装置を特徴とする。
請求項５では、上記支持手段が、収束エネルギービーム
の軸と交叉する面上において、互いに直交する２軸に沿
ってガラス材を移動させる移動機構を有していることを
特徴とする。請求項６では、上記エネルギービームがレ
ーザービームであり、このレーザービームの光路におい
て、レーザービームのエネルギー強度と断面形状を決定
する開口を有する絞りを配置することを特徴とする。
【０００５】
【作用】請求項１では、局所加熱による溶融時の表面張
力を利用して、マイクロレンズを製造するので、製造が
非常に簡単であり、多くの工程を必要とせず、また煩雑
な工程を必要とせず、製造コストを下げることができ
る。請求項２では、局所加熱にエネルギービームを用い
るため、生産性をより一層向上させることができる、請
求項３では、局所加熱に収束レーザービームを用いるた
め、ガラス材の表面近傍にエネルギーを集中させること
ができ、比較的小さなエネルギーレベルのレーザービー
ムであっても、マイクロレンズの製造が可能となる。請
求項４では、収束エネルギービームをガラス材に供給す
ることにより、簡単かつ効率良くマイクロレンズを製造
することができ、装置も比較的簡単な構造である。請求
項５では、エネルギービームと交叉する面において、ガ
ラス材を２軸に沿って移動させるため、多数のマイクロ
レンズを例えばマトリックス状に配置させるようにして
効率良く製造することができる。請求項６では、絞りを
用いることにより、レーザービームの強度と断面積を決
定できるので、種々の大きさ，形状のマイクロレンズを
製造することが可能である。
力を利用して、マイクロレンズを製造するので、製造が
非常に簡単であり、多くの工程を必要とせず、また煩雑
な工程を必要とせず、製造コストを下げることができ
る。請求項２では、局所加熱にエネルギービームを用い
るため、生産性をより一層向上させることができる、請
求項３では、局所加熱に収束レーザービームを用いるた
め、ガラス材の表面近傍にエネルギーを集中させること
ができ、比較的小さなエネルギーレベルのレーザービー
ムであっても、マイクロレンズの製造が可能となる。請
求項４では、収束エネルギービームをガラス材に供給す
ることにより、簡単かつ効率良くマイクロレンズを製造
することができ、装置も比較的簡単な構造である。請求
項５では、エネルギービームと交叉する面において、ガ
ラス材を２軸に沿って移動させるため、多数のマイクロ
レンズを例えばマトリックス状に配置させるようにして
効率良く製造することができる。請求項６では、絞りを
用いることにより、レーザービームの強度と断面積を決
定できるので、種々の大きさ，形状のマイクロレンズを
製造することが可能である。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１に示すマイクロレンズ製造装置は、ガラス
板５０（ガラス材）のための支持手段１０を備えてい
る。この支持手段１０は、ベース１１と、Ｙステージ１
２と、Ｘステージ１３とを有している。Ｙステージは、
ベース１１の上面に形成されたレール１１ａにより紙面
と直交する方向に水平移動可能である。Ｘステージ１３
は、このＹステージ１２の上面に形成されたレール１１
ｂにより図中左右方向（すなわちＹステージ１２の移動
方向と直交する方向）に水平移動可能である。これらス
テージ１２，１３は、例えば小型の精密モータ１４，１
５と図示しないねじ機構等によりそれぞれ移動される。
これらステージ１２，１３，モータ１４，１５により、
ガラス板５０のための移動機構１６が構成される。これ
らモータ１４，１５は、制御装置３０により間欠的に駆
動される。
明する。図１に示すマイクロレンズ製造装置は、ガラス
板５０（ガラス材）のための支持手段１０を備えてい
る。この支持手段１０は、ベース１１と、Ｙステージ１
２と、Ｘステージ１３とを有している。Ｙステージは、
ベース１１の上面に形成されたレール１１ａにより紙面
と直交する方向に水平移動可能である。Ｘステージ１３
は、このＹステージ１２の上面に形成されたレール１１
ｂにより図中左右方向（すなわちＹステージ１２の移動
方向と直交する方向）に水平移動可能である。これらス
テージ１２，１３は、例えば小型の精密モータ１４，１
５と図示しないねじ機構等によりそれぞれ移動される。
これらステージ１２，１３，モータ１４，１５により、
ガラス板５０のための移動機構１６が構成される。これ
らモータ１４，１５は、制御装置３０により間欠的に駆
動される。
【０００７】上記支持手段１０の真上には、垂直をなす
光軸Ｃに沿って上から順に銅製の鏡２１，アルミ製のシ
ャッター２２，アルミ製の絞り２３，セレン化亜鉛（Ｚ
ｎＳｅ）製の凸レンズ２４（ビーム収束手段）が配置さ
れている。鏡２１は、４５°傾いており、その横にはレ
ーザー発生装置２５（エネルギービーム発生手段）が配
置されている。これらシャッター２２，レーザー発生装
置２５は、上記制御装置３０により制御される。絞り２
３は板形状をなし、中央に真円の開口２３ａを有してい
る。
光軸Ｃに沿って上から順に銅製の鏡２１，アルミ製のシ
ャッター２２，アルミ製の絞り２３，セレン化亜鉛（Ｚ
ｎＳｅ）製の凸レンズ２４（ビーム収束手段）が配置さ
れている。鏡２１は、４５°傾いており、その横にはレ
ーザー発生装置２５（エネルギービーム発生手段）が配
置されている。これらシャッター２２，レーザー発生装
置２５は、上記制御装置３０により制御される。絞り２
３は板形状をなし、中央に真円の開口２３ａを有してい
る。
【０００８】次に、上記装置を用いたマイクロレンズの
製造方法について説明する。まず、Ｘステージ１３の上
面中央に、図示しない固定具を用いてガラス板５０を着
脱可能にセットする。このガラス板５０は、図２に示す
ように平面形状が正方形（矩形）をなし、全域にわたっ
て一定厚さを有している。なお、図１ではガラス板５０
は誇張して示している。上記セット状態で、このガラス
板５０の上面５０ａ（表面）は水平をなし、光軸Ｃと直
交している。
製造方法について説明する。まず、Ｘステージ１３の上
面中央に、図示しない固定具を用いてガラス板５０を着
脱可能にセットする。このガラス板５０は、図２に示す
ように平面形状が正方形（矩形）をなし、全域にわたっ
て一定厚さを有している。なお、図１ではガラス板５０
は誇張して示している。上記セット状態で、このガラス
板５０の上面５０ａ（表面）は水平をなし、光軸Ｃと直
交している。
【０００９】ガラス板５０のセット後に、制御装置３０
により、モータ１４，１５を駆動させて、ガラス板５０
の一隅の点Ａ（図２）を上記光軸Ｃに一致させる。他
方、制御装置３０からの作動指令信号に応答してレーザ
ー発生装置２５から平行レーザービームＬ（エネルギー
ビーム）を水平に出力させる。このレーザービームＬは
鏡２１に向かい、ここで反射される。反射されたレーザ
ービームＬは、制御装置３０の制御によりシャッター２
２が所定時間開いている期間において、このシャッター
２２を通り光軸Ｃに沿って下方に向かい、絞り２３を通
り、凸レンズ２４で収束されてガラス板５０の上面５０
ａに供給される。ここで、収束されたレーザービーム
Ｌ’（収束エネルギービーム）の焦点位置は、この上面
５０ａから上下いずれか一方に偏らせるが、上面５０ａ
と一致させてもよい。
により、モータ１４，１５を駆動させて、ガラス板５０
の一隅の点Ａ（図２）を上記光軸Ｃに一致させる。他
方、制御装置３０からの作動指令信号に応答してレーザ
ー発生装置２５から平行レーザービームＬ（エネルギー
ビーム）を水平に出力させる。このレーザービームＬは
鏡２１に向かい、ここで反射される。反射されたレーザ
ービームＬは、制御装置３０の制御によりシャッター２
２が所定時間開いている期間において、このシャッター
２２を通り光軸Ｃに沿って下方に向かい、絞り２３を通
り、凸レンズ２４で収束されてガラス板５０の上面５０
ａに供給される。ここで、収束されたレーザービーム
Ｌ’（収束エネルギービーム）の焦点位置は、この上面
５０ａから上下いずれか一方に偏らせるが、上面５０ａ
と一致させてもよい。
【００１０】ガラス板５０の上面５０ａにおいて、上記
収束レーザービームＬ’を受けた部位は溶融し、この溶
融したガラス材料はその表面張力により図３に示すよう
に盛り上がり、この盛り上がり部分５１の周囲には環状
の溝５２が形成される。この盛り上がり部分５１はほぼ
半球形状をなし、凸曲面５１ａを有している。この盛り
上がり部分５１が冷えて硬化することにより、マイクロ
レンズとなる。なお、表面張力による盛り上がりを容易
にするために、ガラス材料としては粘性抵抗の比較的高
いものが好ましい。また、硬化の際の熱応力による割れ
を防止するために、ガラス板の材料としては比較的熱膨
張率の低いものが好ましい。勿論、ガラス材料にはある
程度の耐熱性も要求される。
収束レーザービームＬ’を受けた部位は溶融し、この溶
融したガラス材料はその表面張力により図３に示すよう
に盛り上がり、この盛り上がり部分５１の周囲には環状
の溝５２が形成される。この盛り上がり部分５１はほぼ
半球形状をなし、凸曲面５１ａを有している。この盛り
上がり部分５１が冷えて硬化することにより、マイクロ
レンズとなる。なお、表面張力による盛り上がりを容易
にするために、ガラス材料としては粘性抵抗の比較的高
いものが好ましい。また、硬化の際の熱応力による割れ
を防止するために、ガラス板の材料としては比較的熱膨
張率の低いものが好ましい。勿論、ガラス材料にはある
程度の耐熱性も要求される。
【００１１】上記のようにして、図２において左上隅の
Ａ点にマイクロレンズ５１が形成される。以後、移動機
構１６によりガラス板５０を水平面上を間欠移動させな
がら、その停止の度に収束レーザービームを照射するこ
とにより、次々とマイクロレンズ５１を形成する。詳述
すると、平行レーザービームＬは、ガラス板５０の全域
にマイクロレンズ５１を形成するまで出力され続ける。
上記Ａ点でのマイクロレンズ５１の形成が終了した後、
Ｘステージ１３を所定量だけ図２において左方向に移動
させる。その後で、シャッターＣを所定時間開くことに
より、上記と同様にして収束レーザービームＬ’をガラ
ス板５０の上面５０ａに照射し、Ａ点の右隣にマイクロ
レンズ５１を新たに形成する。さらに、Ｘステージ１３
を間欠的に移動させ、その停止の度に収束レーザービー
ムＬ’の供給を行うことにより、マイクロレンズ５１を
一列分形成する。右上隅のマイクロレンズ５１が形成さ
れた後、Ｙステージ１２を上記所定量移動させ、右上隅
の下隣に、新たにマイクロレンズ５１を形成する。その
後、Ｘステージ１３を右方向に移動させながら、２列目
のマイクロレンズ５１を次々と形成する。そして、最終
列，右下隅の最後のマイクロレンズ５１が形成された
後、ガラス板５０をＸステージ１３から取り外す。
Ａ点にマイクロレンズ５１が形成される。以後、移動機
構１６によりガラス板５０を水平面上を間欠移動させな
がら、その停止の度に収束レーザービームを照射するこ
とにより、次々とマイクロレンズ５１を形成する。詳述
すると、平行レーザービームＬは、ガラス板５０の全域
にマイクロレンズ５１を形成するまで出力され続ける。
上記Ａ点でのマイクロレンズ５１の形成が終了した後、
Ｘステージ１３を所定量だけ図２において左方向に移動
させる。その後で、シャッターＣを所定時間開くことに
より、上記と同様にして収束レーザービームＬ’をガラ
ス板５０の上面５０ａに照射し、Ａ点の右隣にマイクロ
レンズ５１を新たに形成する。さらに、Ｘステージ１３
を間欠的に移動させ、その停止の度に収束レーザービー
ムＬ’の供給を行うことにより、マイクロレンズ５１を
一列分形成する。右上隅のマイクロレンズ５１が形成さ
れた後、Ｙステージ１２を上記所定量移動させ、右上隅
の下隣に、新たにマイクロレンズ５１を形成する。その
後、Ｘステージ１３を右方向に移動させながら、２列目
のマイクロレンズ５１を次々と形成する。そして、最終
列，右下隅の最後のマイクロレンズ５１が形成された
後、ガラス板５０をＸステージ１３から取り外す。
【００１２】上記製造方法では、レーザービーム照射に
よりマイクロレンズ５１を形成するので、生産が比較的
簡単であり、しかも後の熱処理，マスクのコーティング
とその除去等を必要とせず、製造工程を大幅に簡略化す
ることができる。
よりマイクロレンズ５１を形成するので、生産が比較的
簡単であり、しかも後の熱処理，マスクのコーティング
とその除去等を必要とせず、製造工程を大幅に簡略化す
ることができる。
【００１３】上記のように２次元マトリックス状で配列
された多数のマイクロレンズ５１を有するガラス板５０
はレンズアレイとして用いることができる。また、各マ
イクロレンズ５１はそれぞれ切り出して別個に用いるこ
ともできる。
された多数のマイクロレンズ５１を有するガラス板５０
はレンズアレイとして用いることができる。また、各マ
イクロレンズ５１はそれぞれ切り出して別個に用いるこ
ともできる。
【００１４】一例をより具体的に述べると、ガラス板５
０としては、耐熱，低膨張ガラスとして、無アルカリガ
ラス（商品名コーニング７０５９）や、ホウケイ酸ガラ
ス（商品名パイレックス）等を用いる。レーザー発生装
置２５として、ＣＯ2レーザー（波長１０.６μｍ）の発
生装置を用いる。収束レーザービームＬ’の焦点はガラ
ス板５０の上面５０ａから上下いずれかにずれており、
この収束レーザービームＬ’の上面５０ａでのスポット
径は、約２５０μｍである。この場合、得られるマイク
ロレンズ５１の直径も約２５０μｍである。
０としては、耐熱，低膨張ガラスとして、無アルカリガ
ラス（商品名コーニング７０５９）や、ホウケイ酸ガラ
ス（商品名パイレックス）等を用いる。レーザー発生装
置２５として、ＣＯ2レーザー（波長１０.６μｍ）の発
生装置を用いる。収束レーザービームＬ’の焦点はガラ
ス板５０の上面５０ａから上下いずれかにずれており、
この収束レーザービームＬ’の上面５０ａでのスポット
径は、約２５０μｍである。この場合、得られるマイク
ロレンズ５１の直径も約２５０μｍである。
【００１５】上記のようにして製造されたマイクロレン
ズ５１の性能試験を、図４に示す試験システムにより行
った。すなわち、ＨｅーＮｅレーザー発生装置１００か
らの波長６３３ｎｍの平行ビームを上記レンズアレイ５
０のマイクロレンズ５１形成面とは反対側の面に、この
面と直交する方向から照射したところ、このレーザービ
ームは各マイクロレンズ５１で収束され、その焦点位置
での集光スポットを顕微鏡１０１で拡大し、この拡大像
をＣＣＤカメラ１０２で撮り、その撮像信号を強度分布
測定器１０３に送り、その強度分布を見たところ、図５
に示すように、スポット径が約１.８μｍであった。こ
のようにして、極めて高精度のマイクロレンズ５１が得
られたことを確認できた。なお、上記ＨｅーＮｅレーザ
ーは、ガラス材にあまり吸収されないので、マイクロレ
ンズ５１の性能試験に用いることができるのである。
ズ５１の性能試験を、図４に示す試験システムにより行
った。すなわち、ＨｅーＮｅレーザー発生装置１００か
らの波長６３３ｎｍの平行ビームを上記レンズアレイ５
０のマイクロレンズ５１形成面とは反対側の面に、この
面と直交する方向から照射したところ、このレーザービ
ームは各マイクロレンズ５１で収束され、その焦点位置
での集光スポットを顕微鏡１０１で拡大し、この拡大像
をＣＣＤカメラ１０２で撮り、その撮像信号を強度分布
測定器１０３に送り、その強度分布を見たところ、図５
に示すように、スポット径が約１.８μｍであった。こ
のようにして、極めて高精度のマイクロレンズ５１が得
られたことを確認できた。なお、上記ＨｅーＮｅレーザ
ーは、ガラス材にあまり吸収されないので、マイクロレ
ンズ５１の性能試験に用いることができるのである。
【００１６】上記装置において、異なる大きさの開口２
３ａを有する絞り２３と交換することにより、収束レー
ザービームＬ’の上面５０ａでのスポット径を調節する
ことができ、ひいては、マイクロレンズ５１の直径を調
節することができる。また、開口２３ａが真円でなく他
の形状例えば楕円等の絞り２３を用いてもよい。この場
合、レーザービームＬ’のガラス板５０の表面５０ａで
のスポット形状が楕円等になるため、製造されるマイク
ロレンズ５１の形状も楕円等になる。
３ａを有する絞り２３と交換することにより、収束レー
ザービームＬ’の上面５０ａでのスポット径を調節する
ことができ、ひいては、マイクロレンズ５１の直径を調
節することができる。また、開口２３ａが真円でなく他
の形状例えば楕円等の絞り２３を用いてもよい。この場
合、レーザービームＬ’のガラス板５０の表面５０ａで
のスポット形状が楕円等になるため、製造されるマイク
ロレンズ５１の形状も楕円等になる。
【００１７】本発明は上記実施例に制約されず、種々の
態様が可能である。レーザーとしては、ＣＯ2レーザー
の他に，ＣＯレーザー（波長５.５μｍ），ＥｒーＹＡ
Ｇレーザー（波長３μｍ），エキシマレーザー（波長３
０８ｎｍ）等、ガラスに特に良く吸収される波長（３５
０ｎｍ以下、１０００ｎｍ以上）のレーザーを用いるこ
とができる。勿論、エネルギーの効率性を無視するので
あれば、より多くのレーザを用いることができる。立方
体または直方体のガラス材のそれぞれの面にマイクロレ
ンズを形成して３次元マトリックスのマイクロレンズア
レイを得てもよい。レーザービームのエネルギーレベル
が高い場合には、収束させず、平行レーザービームをガ
ラス板に照射してもよい。また、レーザービームのエネ
ルギーレベルが高い場合には、ガラス板の表面にマトリ
ックス状に配置した多数の開口を有するアルミ等のレー
ザー反射材料からなるマスクを張り付けまたはコーティ
ングし、ガラス板の表面の略全域にレーザービームを照
射してもよい。この場合には、マスクの開口に対応する
ガラス板の表面にマトリックス状に配置されたマイクロ
レンズが形成され、移動機構なしにマイクロレンズアレ
イを製造することができる。エネルギービームとして
は、電子ビームやプラズマビームを用いることができ
る。これらの場合には、電磁コイル等からなる周知のビ
ーム収束手段によりビームを収束してガラス材に供給し
てもよい。エネルギービームは、ガラスの表面の法線に
対して傾いた方向から照射してもよい。シャッターや絞
りは、反射板とレーザー発生装置との間に配置してもよ
い。また、反射板と凸レンズとの間に配置してもよい。
態様が可能である。レーザーとしては、ＣＯ2レーザー
の他に，ＣＯレーザー（波長５.５μｍ），ＥｒーＹＡ
Ｇレーザー（波長３μｍ），エキシマレーザー（波長３
０８ｎｍ）等、ガラスに特に良く吸収される波長（３５
０ｎｍ以下、１０００ｎｍ以上）のレーザーを用いるこ
とができる。勿論、エネルギーの効率性を無視するので
あれば、より多くのレーザを用いることができる。立方
体または直方体のガラス材のそれぞれの面にマイクロレ
ンズを形成して３次元マトリックスのマイクロレンズア
レイを得てもよい。レーザービームのエネルギーレベル
が高い場合には、収束させず、平行レーザービームをガ
ラス板に照射してもよい。また、レーザービームのエネ
ルギーレベルが高い場合には、ガラス板の表面にマトリ
ックス状に配置した多数の開口を有するアルミ等のレー
ザー反射材料からなるマスクを張り付けまたはコーティ
ングし、ガラス板の表面の略全域にレーザービームを照
射してもよい。この場合には、マスクの開口に対応する
ガラス板の表面にマトリックス状に配置されたマイクロ
レンズが形成され、移動機構なしにマイクロレンズアレ
イを製造することができる。エネルギービームとして
は、電子ビームやプラズマビームを用いることができ
る。これらの場合には、電磁コイル等からなる周知のビ
ーム収束手段によりビームを収束してガラス材に供給し
てもよい。エネルギービームは、ガラスの表面の法線に
対して傾いた方向から照射してもよい。シャッターや絞
りは、反射板とレーザー発生装置との間に配置してもよ
い。また、反射板と凸レンズとの間に配置してもよい。
【００１８】
【発明の効果】請求項１では、煩雑な工程を必要とせ
ず、マイクロレンズの製造コストを下げることができ
る。請求項２では、局所加熱にエネルギービームを用い
るため、生産性をより一層向上させることができる。請
求項３では、局所加熱に収束レーザービームを用いるた
め、比較的低いエネルギーレベルのレーザービームであ
っても、マイクロレンズの製造が可能となる。請求項４
では、簡単かつ効率良くマイクロレンズを製造すること
ができ、装置も比較的簡単な構造である。請求項５で
は、多数のマイクロレンズを効率良く製造することがで
きる。請求項６では、絞りを用いることにより、種々の
大きさ，形状のマイクロレンズを製造することが可能で
ある。
ず、マイクロレンズの製造コストを下げることができ
る。請求項２では、局所加熱にエネルギービームを用い
るため、生産性をより一層向上させることができる。請
求項３では、局所加熱に収束レーザービームを用いるた
め、比較的低いエネルギーレベルのレーザービームであ
っても、マイクロレンズの製造が可能となる。請求項４
では、簡単かつ効率良くマイクロレンズを製造すること
ができ、装置も比較的簡単な構造である。請求項５で
は、多数のマイクロレンズを効率良く製造することがで
きる。請求項６では、絞りを用いることにより、種々の
大きさ，形状のマイクロレンズを製造することが可能で
ある。
【図１】本発明に係わるマイクロレンズ製造装置の概略
図である。
図である。
【図２】製造されたマイクロレンズアレイの平面図であ
る。
る。
【図３】同マイクロレンズアレイにおける各マイクロレ
ンズの拡大横断面図である。
ンズの拡大横断面図である。
【図４】マイクロレンズの性能試験システムを示す概略
図である。
図である。
【図５】マイクロレンズによる集光スポットの強度分布
を示す図である。
を示す図である。
１０ … 支持手段 １６ … 移動機構 ２３ … 絞り ２３ａ … 開口 ２４ … 凸レンズ（ビーム収束手段） ２５ … レーザー発生装置（エネルギービーム発生手
段） ５０ … ガラス板（ガラス材，マイクロレンズアレ
イ） ５０ａ … ガラス板の上面（表面） ５１ … マイクロレンズ
段） ５０ … ガラス板（ガラス材，マイクロレンズアレ
イ） ５０ａ … ガラス板の上面（表面） ５１ … マイクロレンズ
Claims (6)
- 【請求項１】 ガラス材の表面の一部分を局所的に加熱
することにより、その部分を溶融させ、その溶融時の表
面張力により凸曲面を形成し、その硬化により当該凸曲
面を有するマイクロレンズを形成することを特徴とする
マイクロレンズの製造方法。 - 【請求項２】 エネルギービームをガラス材の表面に当
てることにより、上記局所加熱を行うことを特徴とする
請求項１に記載のマイクロレンズの製造方法。 - 【請求項３】 上記エネルギービームがレーザービーム
であり、このレーザービームを収束させて上記ガラス材
の表面に供給することにより、上記局所加熱を行うこと
を特徴とする請求項２に記載のマイクロレンズの製造方
法。 - 【請求項４】 平行エネルギービームを発生させるエネ
ルギービーム発生手段と、この平行エネルギービームを
収束させるビーム収束手段と、ガラス材をその表面がビ
ーム収束手段からの収束エネルギービームを受けるよう
にして支持する支持手段とを備えたことを特徴とするマ
イクロレンズの製造装置。 - 【請求項５】 上記支持手段が、収束エネルギービーム
の軸と交叉する面上において、互いに直交する２軸に沿
ってガラス材を移動させる移動機構を有していることを
特徴とする請求項４に記載のマイクロレンズの製造装
置。 - 【請求項６】 上記エネルギービームがレーザービーム
であり、このレーザービームの光路において、レーザー
ビームのエネルギー強度と断面形状を決定する開口を有
する絞りを配置することを特徴とする請求項４に記載の
マイクロレンズの製造装置。
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|---|---|---|---|
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| DE69508310T DE69508310T2 (de) | 1994-06-29 | 1995-06-23 | Verfahren zur Herstellung von Mikrolinsen |
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|---|---|
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| JP3589486B2 JP3589486B2 (ja) | 2004-11-17 |
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| JP17020194A Expired - Fee Related JP3589486B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | マイクロレンズの製造方法 |
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| DE102008056136A1 (de) * | 2008-10-29 | 2010-05-20 | 3D-Micromac Ag | Lasermarkierverfahren, Lasermarkiervorrichtung und Optikelement |
| DE102010033053B4 (de) | 2010-08-02 | 2013-03-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum formgebenden Umschmelzen von Werkstücken |
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- 1995-06-23 DE DE69508310T patent/DE69508310T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-06-23 EP EP95304429A patent/EP0690028B1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0690028B1 (en) | 1999-03-17 |
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