JPH11216580A - ガラス基材のレーザ加工方法 - Google Patents
ガラス基材のレーザ加工方法Info
- Publication number
- JPH11216580A JPH11216580A JP8176124A JP17612496A JPH11216580A JP H11216580 A JPH11216580 A JP H11216580A JP 8176124 A JP8176124 A JP 8176124A JP 17612496 A JP17612496 A JP 17612496A JP H11216580 A JPH11216580 A JP H11216580A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass substrate
- mask
- lens
- focal position
- glass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 断面が滑らかな曲線状の多数の凹部をレーザ
光で効率良く形成する。 【解決手段】 投影レンズ１の入射側の焦点位置にマス
ク２を配置し、投影レンズ１の出射側の焦点位置にガラ
ス基板３を配置している。そして、レーザ光を照射する
と、マスク２のフーリエ変換像２ａがガラス基板３の表
面に結像される。ここで、フーリエ変換像２ａのレーザ
光強度の空間分布はｓｉｎ波状をなし、このレーザ光強
度の空間分布に対応してガラス基板３の表面には断面形
状が曲線状（円弧状）をなす凹部が形成される。
光で効率良く形成する。 【解決手段】 投影レンズ１の入射側の焦点位置にマス
ク２を配置し、投影レンズ１の出射側の焦点位置にガラ
ス基板３を配置している。そして、レーザ光を照射する
と、マスク２のフーリエ変換像２ａがガラス基板３の表
面に結像される。ここで、フーリエ変換像２ａのレーザ
光強度の空間分布はｓｉｎ波状をなし、このレーザ光強
度の空間分布に対応してガラス基板３の表面には断面形
状が曲線状（円弧状）をなす凹部が形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガラス基材に対する
レーザ加工方法に関し、特に断面が曲線状をなす多数の
凹部をガラス基材の表面に形成する加工方法に関する。
レーザ加工方法に関し、特に断面が曲線状をなす多数の
凹部をガラス基材の表面に形成する加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信等に用いる光学部品やディスプレ
イ装置に組み込むマイクロレンズとしてガラス基板に微
細加工を施したものが用いられている。そして、ガラス
基板に微細加工を施すには、従来にあっては、フッ酸等
のエッチャントを用いたウェットエッチング（化学エッ
チング）、或いはリアクティブイオンエッチング等のド
ライエッチング（物理エッチング）によるのが一般的で
ある。また、平板型マイクロレンズアレイ等を製造する
方法としては、型内にレンズ原料を入れて成形し、これ
をガラス基材上に転写して焼成するスタンパ法も知られ
ている。
イ装置に組み込むマイクロレンズとしてガラス基板に微
細加工を施したものが用いられている。そして、ガラス
基板に微細加工を施すには、従来にあっては、フッ酸等
のエッチャントを用いたウェットエッチング（化学エッ
チング）、或いはリアクティブイオンエッチング等のド
ライエッチング（物理エッチング）によるのが一般的で
ある。また、平板型マイクロレンズアレイ等を製造する
方法としては、型内にレンズ原料を入れて成形し、これ
をガラス基材上に転写して焼成するスタンパ法も知られ
ている。
【０００３】しかしながら、ウェットエッチングにあっ
ては、エッチャントの管理と処理の問題があり、ドライ
エッチングにあっては真空容器等の設備が必要になり装
置自体が大掛かりとなり、更に複雑なフォトリソグラフ
ィー技術によってパターンマスク等を形成しなければな
らず効率的でない。また、スタンパ法にあっても、パタ
ーン転写工程や焼成工程では精密な位置合せが要求さ
れ、且つ時間もかかる。
ては、エッチャントの管理と処理の問題があり、ドライ
エッチングにあっては真空容器等の設備が必要になり装
置自体が大掛かりとなり、更に複雑なフォトリソグラフ
ィー技術によってパターンマスク等を形成しなければな
らず効率的でない。また、スタンパ法にあっても、パタ
ーン転写工程や焼成工程では精密な位置合せが要求さ
れ、且つ時間もかかる。
【０００４】一方、レーザ光は強力なエネルギーを有
し、照射された材料の表面温度を上げ、照射された部分
をアブレーション（爆蝕）或いは蒸発せしめて種々の加
工を施すことが従来から行われている。特にレーザ光は
極めて小さなスポットに絞ることができるので、微細加
工に適している。そこで、特開昭５４−２８５９０号公
報には、レーザ光を照射することで、ガラス基板表面を
加工することが開示されている。
し、照射された材料の表面温度を上げ、照射された部分
をアブレーション（爆蝕）或いは蒸発せしめて種々の加
工を施すことが従来から行われている。特にレーザ光は
極めて小さなスポットに絞ることができるので、微細加
工に適している。そこで、特開昭５４−２８５９０号公
報には、レーザ光を照射することで、ガラス基板表面を
加工することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ガラス基板表面にレー
ザ光を照射し、アブレーション（爆蝕）或いは蒸発によ
って、ガラスを除去して凹部を形成する場合、光強度の
強い部分のガラス除去量は多く、光強度の弱い部分のガ
ラス除去量は少なくなる。また、レーザ光は直進性でマ
スクの開口を透過したレーザ光の強度は、１スポットの
範囲においてほぼ等しく、ガラス基材に形成される凹部
の壁はガラス基材に対して略垂直になる。
ザ光を照射し、アブレーション（爆蝕）或いは蒸発によ
って、ガラスを除去して凹部を形成する場合、光強度の
強い部分のガラス除去量は多く、光強度の弱い部分のガ
ラス除去量は少なくなる。また、レーザ光は直進性でマ
スクの開口を透過したレーザ光の強度は、１スポットの
範囲においてほぼ等しく、ガラス基材に形成される凹部
の壁はガラス基材に対して略垂直になる。
【０００６】一方、一例として平板型マイクロレンズア
レイを挙げると、平板型マイクロレンズアレイはガラス
基板の表面に断面円弧状の凹部を形成し、この凹部に高
屈折率樹脂を充填することで凹部を凸レンズとして作用
させるようにしている。斯かる凹部をレーザ光の照射に
よって形成する場合、凹部断面が連続した円弧状をなし
ていないと同一の光学特性を有する凸レンズを多数形成
することができず、液晶ディスプレイ等に組み込むこと
ができない。
レイを挙げると、平板型マイクロレンズアレイはガラス
基板の表面に断面円弧状の凹部を形成し、この凹部に高
屈折率樹脂を充填することで凹部を凸レンズとして作用
させるようにしている。斯かる凹部をレーザ光の照射に
よって形成する場合、凹部断面が連続した円弧状をなし
ていないと同一の光学特性を有する凸レンズを多数形成
することができず、液晶ディスプレイ等に組み込むこと
ができない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、マスクの
開口を透過したレーザ光の強度は中心部でも周辺部でも
ほぼ同一の矩形状の強度分布を示すが、当該マスクを透
過したレーザ光によるフーリエ変換像は、各スポットの
中心部で強度が大きく、周辺部で強度が小さくなるｓｉ
ｎ波状の強度分布になることに着目して本発明をなした
ものである。
開口を透過したレーザ光の強度は中心部でも周辺部でも
ほぼ同一の矩形状の強度分布を示すが、当該マスクを透
過したレーザ光によるフーリエ変換像は、各スポットの
中心部で強度が大きく、周辺部で強度が小さくなるｓｉ
ｎ波状の強度分布になることに着目して本発明をなした
ものである。
【０００８】即ち、本願の第１発明に係るガラス基材の
レーザ加工方法は、レンズの入射側の焦点位置にマスク
を配置し、レンズの出射側の焦点位置にガラス基板を配
置し、前記マスクにレーザ光を照射してレンズの出射側
の焦点位置となるガラス基材表面にマスクのフーリエ変
換像を結像せしめ、このフーリエ変換像の光エネルギー
をガラス基材に吸収させ、このエネルギーによる溶融、
蒸発若しくはアブレーションによってガラスを除去する
ことで、ガラス基材表面に周期的に拡散する複数の凹部
を形成するようにした。
レーザ加工方法は、レンズの入射側の焦点位置にマスク
を配置し、レンズの出射側の焦点位置にガラス基板を配
置し、前記マスクにレーザ光を照射してレンズの出射側
の焦点位置となるガラス基材表面にマスクのフーリエ変
換像を結像せしめ、このフーリエ変換像の光エネルギー
をガラス基材に吸収させ、このエネルギーによる溶融、
蒸発若しくはアブレーションによってガラスを除去する
ことで、ガラス基材表面に周期的に拡散する複数の凹部
を形成するようにした。
【０００９】斯かる構成とすることにより、ガラス基材
表面に２次元的な広がりで形成される多数の凹部の断面
形状を、スムーズな円弧状等の曲線状にすることがで
き、例えば、平板型マイクロレンズアレイに適用するこ
とで、高精度の凸レンズ部を形成することができる。
表面に２次元的な広がりで形成される多数の凹部の断面
形状を、スムーズな円弧状等の曲線状にすることがで
き、例えば、平板型マイクロレンズアレイに適用するこ
とで、高精度の凸レンズ部を形成することができる。
【００１０】また、本願の第２発明に係るガラス基材の
レーザ加工方法は、第１のレンズの出射側の焦点位置に
第２のレンズの入射側の焦点を一致させ、第１のレンズ
の入射側の焦点位置に第１のマスクを配置し、第１のレ
ンズの出射側の焦点位置に第２のマスクを配置し、第２
のレンズの出射側の焦点位置にガラス基板を配置し、前
記第１のマスクにレーザ光を照射して第１のレンズの出
射側の焦点位置にフーリエ変換像を結像せしめるととも
に、このフーリエ変換像の一部を第２のマスクを介して
第２のレンズの出射側の焦点位置に配置したガラス基材
表面に結像せしめ、結像の光エネルギーをガラス基材に
吸収させ、このエネルギーによる溶融、蒸発若しくはア
ブレーションによってガラスを除去することで、ガラス
基材表面に周期的に拡散する複数の凹部を形成するよう
にした。
レーザ加工方法は、第１のレンズの出射側の焦点位置に
第２のレンズの入射側の焦点を一致させ、第１のレンズ
の入射側の焦点位置に第１のマスクを配置し、第１のレ
ンズの出射側の焦点位置に第２のマスクを配置し、第２
のレンズの出射側の焦点位置にガラス基板を配置し、前
記第１のマスクにレーザ光を照射して第１のレンズの出
射側の焦点位置にフーリエ変換像を結像せしめるととも
に、このフーリエ変換像の一部を第２のマスクを介して
第２のレンズの出射側の焦点位置に配置したガラス基材
表面に結像せしめ、結像の光エネルギーをガラス基材に
吸収させ、このエネルギーによる溶融、蒸発若しくはア
ブレーションによってガラスを除去することで、ガラス
基材表面に周期的に拡散する複数の凹部を形成するよう
にした。
【００１１】斯かる構成によってガラス基材表面に形成
される凹部のパターンは第１のマスクと同一となるが、
凹部の断面形状は滑らかな曲線状になる。また、２枚の
レンズの焦点距離を変えることで像の倍率を調整するこ
とが可能となる。
される凹部のパターンは第１のマスクと同一となるが、
凹部の断面形状は滑らかな曲線状になる。また、２枚の
レンズの焦点距離を変えることで像の倍率を調整するこ
とが可能となる。
【００１２】尚、本発明にあってはレンズの出射側の焦
点位置にガラス基板を配置して、ガラス基板上にフーリ
エ変換像を結像せしめるようにしたが、焦点位置からズ
レた位置にガラス基板を配置することも可能である。こ
の場合には、ガラス基板上にフーリエ変換像ではなく、
マスクとは異なる形状の周期構造が転写される。
点位置にガラス基板を配置して、ガラス基板上にフーリ
エ変換像を結像せしめるようにしたが、焦点位置からズ
レた位置にガラス基板を配置することも可能である。こ
の場合には、ガラス基板上にフーリエ変換像ではなく、
マスクとは異なる形状の周期構造が転写される。
【００１３】前記ガラス基材の加工に用いるレーザ光と
しては、Ｎd−ＹＡＧレーザ、Ｔi−Ａl2Ｏ3レーザ、Ａr
ＦまたはＫrＦ等のエキシマレーザが適当であり、ま
た、ガラス基板としてはＳiＯ2を主成分とする珪酸塩ガ
ラスが、透明度が高く、高温下で簡単に成形（変形）が
可能なため適する。
しては、Ｎd−ＹＡＧレーザ、Ｔi−Ａl2Ｏ3レーザ、Ａr
ＦまたはＫrＦ等のエキシマレーザが適当であり、ま
た、ガラス基板としてはＳiＯ2を主成分とする珪酸塩ガ
ラスが、透明度が高く、高温下で簡単に成形（変形）が
可能なため適する。
【００１４】マスクとしては、矩形状、円形等の穴を２
次元的に配列した銅板（銅メッシュ）、石英基板上に金
属蒸着膜をパターニングしたもの等の開口型のマスクの
他に、ビーム内の位相に対して変調を加える、いわゆる
位相型のマスクを使用することも可能である。
次元的に配列した銅板（銅メッシュ）、石英基板上に金
属蒸着膜をパターニングしたもの等の開口型のマスクの
他に、ビーム内の位相に対して変調を加える、いわゆる
位相型のマスクを使用することも可能である。
【００１５】更に、ガラス基材にはＡg原子、Ａgコロイ
ドまたはＡgイオンの形態で銀を導入しておくことが好
ましい。しかも従来の感光性ガラスや抗菌ガラスのよう
に均一な濃度で銀が含有せしめるのではなく、加工が施
される側の表面における銀の濃度が最も高く、徐々に他
の面側に向かって銀の濃度が低下する濃度勾配となって
いることが必要である。斯かる構成とすることで、従来
であれば、ガラス加工に用いることができるレーザ光は
波長１９３ｎｍのＡrＦエキシマレーザに限定され、し
かもＡr等の吸収のないガスと置換するか、真空中で照
射しなけばならなかったが、その不利が解消される。
ドまたはＡgイオンの形態で銀を導入しておくことが好
ましい。しかも従来の感光性ガラスや抗菌ガラスのよう
に均一な濃度で銀が含有せしめるのではなく、加工が施
される側の表面における銀の濃度が最も高く、徐々に他
の面側に向かって銀の濃度が低下する濃度勾配となって
いることが必要である。斯かる構成とすることで、従来
であれば、ガラス加工に用いることができるレーザ光は
波長１９３ｎｍのＡrＦエキシマレーザに限定され、し
かもＡr等の吸収のないガスと置換するか、真空中で照
射しなけばならなかったが、その不利が解消される。
【００１６】これは、以下の図１に示す機構によるもの
と考えられる。即ち、図１（ａ）に示すように、Ａgイ
オンの濃度が最も高い側の表面からレーザ光を照射す
る。すると、同図（ｂ）に示すように、最もＡgイオン
濃度が高いガラス基材表面のＡgイオンが還元せしめら
れてコロイド（Ａgの超微粒子）となり、このコロイド
がレーザ光エネルギーを吸収し、同図（ｃ）に示すよう
に、このエネルギーによる溶融、蒸発若しくはアブレー
ションを生じ、表層部のガラスが除去される。そして、
表層部のガラスが除去されるとその下層のガラスでも同
様の現象が順次起こり、最終的には同図（ｄ）に示すよ
うに凹部若しくは貫通穴が形成される。このように、ガ
ラス基材の最表面から徐々にガラスが除去されてゆくの
で、割れや欠けが発生しにくい。これに対し、銀の濃度
が均一であったり、銀が含まれていないガラス基材にあ
っては、ガラス基材内部でアブレーション等が生じ、割
れや欠けが発生しやすい。
と考えられる。即ち、図１（ａ）に示すように、Ａgイ
オンの濃度が最も高い側の表面からレーザ光を照射す
る。すると、同図（ｂ）に示すように、最もＡgイオン
濃度が高いガラス基材表面のＡgイオンが還元せしめら
れてコロイド（Ａgの超微粒子）となり、このコロイド
がレーザ光エネルギーを吸収し、同図（ｃ）に示すよう
に、このエネルギーによる溶融、蒸発若しくはアブレー
ションを生じ、表層部のガラスが除去される。そして、
表層部のガラスが除去されるとその下層のガラスでも同
様の現象が順次起こり、最終的には同図（ｄ）に示すよ
うに凹部若しくは貫通穴が形成される。このように、ガ
ラス基材の最表面から徐々にガラスが除去されてゆくの
で、割れや欠けが発生しにくい。これに対し、銀の濃度
が均一であったり、銀が含まれていないガラス基材にあ
っては、ガラス基材内部でアブレーション等が生じ、割
れや欠けが発生しやすい。
【００１７】
【発明の実施の形態】（実施例１）図２は実施例１に係
るレーザ加工方法を実施する光学系を示す図であり、投
影レンズ１の入射側の焦点位置にマスク２を配置し、投
影レンズ１の出射側の焦点位置にガラス基板３を配置し
ている。
るレーザ加工方法を実施する光学系を示す図であり、投
影レンズ１の入射側の焦点位置にマスク２を配置し、投
影レンズ１の出射側の焦点位置にガラス基板３を配置し
ている。
【００１８】ガラス基板３は、Ａl2Ｏ3−ＳiＯ2−Ｂ2Ｏ
3−Ｎa2Ｏ−Ｆを主成分として含む厚さ２ｍｍのガラス
に、Ａgイオン交換処理を施したものを使用した。Ａgイ
オン交換処理は以下の手順で行った。Ａgイオン交換を
行う溶融塩は、硝酸銀と硝酸ナトリウムを５０mol%-５
０mol%で混合したものを用い、石英製の反応容器に加工
用ガラスを１５分間浸漬した。溶融塩の温度は電気炉中
で３００℃に保ち、反応雰囲気は空気とした。この処理
を行うことにより、ガラス表面のＮaイオンが溶出し、
塩中に含まれるＡgイオンがガラス中に拡散（イオン交
換）した。Ａgイオンが拡散した層の厚さをＸ線マイク
ロアナライザで測定したところ、約５μｍであった。
3−Ｎa2Ｏ−Ｆを主成分として含む厚さ２ｍｍのガラス
に、Ａgイオン交換処理を施したものを使用した。Ａgイ
オン交換処理は以下の手順で行った。Ａgイオン交換を
行う溶融塩は、硝酸銀と硝酸ナトリウムを５０mol%-５
０mol%で混合したものを用い、石英製の反応容器に加工
用ガラスを１５分間浸漬した。溶融塩の温度は電気炉中
で３００℃に保ち、反応雰囲気は空気とした。この処理
を行うことにより、ガラス表面のＮaイオンが溶出し、
塩中に含まれるＡgイオンがガラス中に拡散（イオン交
換）した。Ａgイオンが拡散した層の厚さをＸ線マイク
ロアナライザで測定したところ、約５μｍであった。
【００１９】レーザ光源としては、Ｎd−ＹＡＧパルス
レーザの第３高調波（波長：３５５ｎｍ、パルス幅：約
１０ｎｓｅｃ、繰り返し周波数：５Ｈz）を使用した。
レーザ光の１パルス当りのエネルギーは、レーザのＱス
イッチのタイミングを変えることで調整が可能である。
本実施例で用いたレーザの場合、最大のパルスエネルギ
ーは約９０ｍＪであり、ビーム直径は約５ｍｍであっ
た。
レーザの第３高調波（波長：３５５ｎｍ、パルス幅：約
１０ｎｓｅｃ、繰り返し周波数：５Ｈz）を使用した。
レーザ光の１パルス当りのエネルギーは、レーザのＱス
イッチのタイミングを変えることで調整が可能である。
本実施例で用いたレーザの場合、最大のパルスエネルギ
ーは約９０ｍＪであり、ビーム直径は約５ｍｍであっ
た。
【００２０】また、レンズ１は焦点距離２５０ｍｍのも
のを使用し、マスク２としては約１００μｍの孔を２次
元的に配列した銅メッシュを使用した。
のを使用し、マスク２としては約１００μｍの孔を２次
元的に配列した銅メッシュを使用した。
【００２１】以上において、レーザ光を照射すると、マ
スク２のフーリエ変換像２ａがガラス基板４の表面に結
像される。ここで、マスク２を透過した時点でのレーザ
光強度の空間分布は図３（ａ）に示すように、中心部も
周辺部も略等しい矩形状をなし、一方、フーリエ変換像
２ａのレーザ光強度の空間分布は同図（ｂ）に示すよう
に、ｓｉｎ波状をなす。そして、レーザ光強度の空間分
布に対応してガラス基板３の表面には断面形状が曲線状
（円弧状）をなす凹部が形成された。
スク２のフーリエ変換像２ａがガラス基板４の表面に結
像される。ここで、マスク２を透過した時点でのレーザ
光強度の空間分布は図３（ａ）に示すように、中心部も
周辺部も略等しい矩形状をなし、一方、フーリエ変換像
２ａのレーザ光強度の空間分布は同図（ｂ）に示すよう
に、ｓｉｎ波状をなす。そして、レーザ光強度の空間分
布に対応してガラス基板３の表面には断面形状が曲線状
（円弧状）をなす凹部が形成された。
【００２２】尚、レーザ光による蒸発またはアブレーシ
ョンは、非線形現象であり、ある強度以上にならないと
蒸発またはアブレーションは生じない。本実施例の場合
にはフーリエ変換像２ａのうち、３次以上の成分につい
ては、強度が小さく、蒸発またはアブレーションは生じ
なかった。但し、マスクの設計次第では開口型のマスク
でも、更に高次のスポットまで記録できる。
ョンは、非線形現象であり、ある強度以上にならないと
蒸発またはアブレーションは生じない。本実施例の場合
にはフーリエ変換像２ａのうち、３次以上の成分につい
ては、強度が小さく、蒸発またはアブレーションは生じ
なかった。但し、マスクの設計次第では開口型のマスク
でも、更に高次のスポットまで記録できる。
【００２３】（実施例２）図４は実施例２に係るレーザ
加工方法を実施する光学系を示す図であり、この実施例
にあっては、第１の投影レンズ１１の出射側の焦点位置
に第２の投影レンズ１２の入射側の焦点を一致させ、第
１の投影レンズ１１の入射側の焦点位置に第１のマスク
１３を配置し、第１の投影レンズ１１の出射側の焦点位
置に第２のマスク１４を配置し、第２の投影レンズ１２
の出射側の焦点位置にガラス基板１５を配置している。
レーザ光源、第１のマスク、第１及び第２の投影レン
ズ、ガラス基板については実施例１と同様のものを使用
した。
加工方法を実施する光学系を示す図であり、この実施例
にあっては、第１の投影レンズ１１の出射側の焦点位置
に第２の投影レンズ１２の入射側の焦点を一致させ、第
１の投影レンズ１１の入射側の焦点位置に第１のマスク
１３を配置し、第１の投影レンズ１１の出射側の焦点位
置に第２のマスク１４を配置し、第２の投影レンズ１２
の出射側の焦点位置にガラス基板１５を配置している。
レーザ光源、第１のマスク、第１及び第２の投影レン
ズ、ガラス基板については実施例１と同様のものを使用
した。
【００２４】以上において、レーザ光を照射すると、第
１のマスク１３のフーリエ変換像１３ａのうち、０次及
び１次フーリエ変換像以外のスポットを第２のマスク１
４で遮断し、０次及び１次フーリエ変換像のみを第２の
投影レンズ１２に入射せしめ、ガラス基板表面に結像せ
しめる。この像はフーリエ変換像の２次以上の成分が除
去されたものであり、ガラス基板１５に形成される凹部
の断面形状は滑らかな曲線状になる。また、第１及び第
２の投影レンズ１１，１２の焦点距離を変えることで像
の倍率を調整することが可能となる。
１のマスク１３のフーリエ変換像１３ａのうち、０次及
び１次フーリエ変換像以外のスポットを第２のマスク１
４で遮断し、０次及び１次フーリエ変換像のみを第２の
投影レンズ１２に入射せしめ、ガラス基板表面に結像せ
しめる。この像はフーリエ変換像の２次以上の成分が除
去されたものであり、ガラス基板１５に形成される凹部
の断面形状は滑らかな曲線状になる。また、第１及び第
２の投影レンズ１１，１２の焦点距離を変えることで像
の倍率を調整することが可能となる。
【００２５】図４は平板型マイクロレンズアレイの断面
図であり、平板型マイクロレンズアレイ２０は上記の実
施例１，２によって得られたガラス基板３，１５の凹部
３ａ，１５ａ内に高屈折率樹脂２１を充填することで構
成されている。
図であり、平板型マイクロレンズアレイ２０は上記の実
施例１，２によって得られたガラス基板３，１５の凹部
３ａ，１５ａ内に高屈折率樹脂２１を充填することで構
成されている。
【００２６】
【発明の効果】以上に説明したように本願の第１発明に
よれば、マスクのフーリエ変換像の結像位置にガラス基
材を配置するようにしたので、ガラス基材表面に２次元
的な広がりで形成される多数の凹部の断面形状を、スム
ーズな円弧状等の曲線状にすることができる。したがっ
て、例えば、平板型マイクロレンズアレイに適用した場
合に、高精度の凸レンズ部を形成することができる。
よれば、マスクのフーリエ変換像の結像位置にガラス基
材を配置するようにしたので、ガラス基材表面に２次元
的な広がりで形成される多数の凹部の断面形状を、スム
ーズな円弧状等の曲線状にすることができる。したがっ
て、例えば、平板型マイクロレンズアレイに適用した場
合に、高精度の凸レンズ部を形成することができる。
【００２７】また、本願の第２発明によれば、一旦結像
したフーリエ変換像のうちの高次の成分を除去して再度
ガラス基板表面に結像せしめるようにしたので、第１の
マスクと平面的には同一であるが、凹部の断面形状が滑
らかな曲線状のものが得られる。また２枚のレンズの焦
点距離を変えることで像の倍率を変え凹部のピッチ等を
調整することも可能となる。
したフーリエ変換像のうちの高次の成分を除去して再度
ガラス基板表面に結像せしめるようにしたので、第１の
マスクと平面的には同一であるが、凹部の断面形状が滑
らかな曲線状のものが得られる。また２枚のレンズの焦
点距離を変えることで像の倍率を変え凹部のピッチ等を
調整することも可能となる。
【００２８】また、ガラス基材に形成すべき凹凸パター
ンが決れば、当該パターンに基づいてマスクを作製する
だけでよく、任意の凹凸パターンを簡単に形成すること
ができる。
ンが決れば、当該パターンに基づいてマスクを作製する
だけでよく、任意の凹凸パターンを簡単に形成すること
ができる。
【００２９】更に、ガラス基材としてＡgが厚み方向に
濃度勾配をもったものを使用すれば、使用するレーザ光
についても自由度が高まる。
濃度勾配をもったものを使用すれば、使用するレーザ光
についても自由度が高まる。
【図１】（ａ）〜（ｄ）はＡgを濃度勾配をもって含有
するガラス基材にレーザ光を照射した過程を示す図
するガラス基材にレーザ光を照射した過程を示す図
【図２】本発明方法に係るレーザ加工方法を実施する光
学系を示す図
学系を示す図
【図３】（ａ）はマスクを透過したレーザ光強度の空間
分布を示す図、（ｂ）はフーリエ変換像のレーザ光強度
の空間分布を示す図
分布を示す図、（ｂ）はフーリエ変換像のレーザ光強度
の空間分布を示す図
【図４】別実施例を示す図１と同様の図
【図５】本発明方法に係るレーザ加工方法にて製造した
ガラス基材を用いた平板型マイクロレンズアレイの断面
図
ガラス基材を用いた平板型マイクロレンズアレイの断面
図
１…投影レンズ、２ａ，１３ａ…フーリエ変換像、２…
マスク、３，１５…ガラス基板、１１…第１の投影レン
ズ、１２…第２の投影レンズ、１３…第１のマスク、１
４…第２のマスク。
マスク、３，１５…ガラス基板、１１…第１の投影レン
ズ、１２…第２の投影レンズ、１３…第１のマスク、１
４…第２のマスク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜中 賢二郎 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 レンズの入射側の焦点位置にマスクを配
置し、レンズの出射側の焦点位置にガラス基板を配置
し、前記マスクにレーザ光を照射してレンズの出射側の
焦点位置となるガラス基材表面にマスクのフーリエ変換
像を結像せしめ、このフーリエ変換像の光エネルギーを
ガラス基材に吸収させ、このエネルギーによる溶融、蒸
発若しくはアブレーションによってガラスを除去するこ
とで、ガラス基材表面に周期的に拡散する複数の凹部を
形成するようにしたことを特徴とするガラス基材のレー
ザ加工方法。 - 【請求項２】 第１のレンズの出射側の焦点位置に第２
のレンズの入射側の焦点を一致させ、第１のレンズの入
射側の焦点位置に第１のマスクを配置し、第１のレンズ
の出射側の焦点位置に第２のマスクを配置し、第２のレ
ンズの出射側の焦点位置にガラス基板を配置し、前記第
１のマスクにレーザ光を照射して第１のレンズの出射側
の焦点位置にフーリエ変換像を結像せしめるとともに、
このフーリエ変換像の一部を第２のマスクを介して第２
のレンズの出射側の焦点位置に配置したガラス基材表面
に結像せしめ、結像の光エネルギーをガラス基材に吸収
させ、このエネルギーによる溶融、蒸発若しくはアブレ
ーションによってガラスを除去することで、ガラス基材
表面に周期的に拡散する複数の凹部を形成するようにし
たことを特徴とするガラス基材のレーザ加工方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のガラス
基材のレーザ加工方法において、前記レーザ加工される
ガラス基材には、表面から所定の深さまで或いは全体に
亘ってＡg原子、ＡgコロイドまたはＡgイオンの形態で
銀が含有され、この銀の濃度は加工が施される側の表面
における濃度が最も高く、徐々に他の面側に向かって濃
度が低下するように濃度勾配が形成されていることを特
徴とするガラス基材のレーザ加工方法。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17612496A JP3838700B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | ガラス基材のレーザ加工方法 |
| DE69705827T DE69705827T2 (de) | 1996-03-25 | 1997-03-14 | Laserherstellungsverfahren für glassubstrate, und damit hergestellte beugunggitter |
| AU19413/97A AU1941397A (en) | 1996-03-25 | 1997-03-14 | A laser processing method for a glass substrate, and a diffraction grating and a microlens array obtained therefrom |
| PCT/JP1997/000822 WO1997035811A1 (en) | 1996-03-25 | 1997-03-14 | A laser processing method for a glass substrate, and a diffraction grating and a microlens array obtained therefrom |
| EP00102470A EP1016634B1 (en) | 1996-03-25 | 1997-03-14 | A laser processing method for a glass substrate, and a microlens array obtained thereby |
| US09/155,125 US6220058B1 (en) | 1996-03-25 | 1997-03-14 | Method of changing the surface of a glass substrate containing silver, by using a laser beam |
| EP97907322A EP0889855B1 (en) | 1996-03-25 | 1997-03-14 | A laser processing method for a glass substrate, and a diffraction grating obtained thereby |
| DE69722673T DE69722673T2 (de) | 1996-03-25 | 1997-03-14 | Laserherstellungsverfahren für Glassubstrate und so hergestellte Mikrolinsenmatrizen |
| TW086103582A TW440551B (en) | 1996-03-25 | 1997-03-21 | A laser processing method for a silver containing glass substrate, and a diffraction grating and a microlens array obtained therefrom |
| US09/789,776 US20010028502A1 (en) | 1996-03-25 | 2001-02-20 | Method of changing the surface of a glass substrate containing silver, by using a laser beam |
| US09/789,090 US6470712B2 (en) | 1996-03-25 | 2001-02-20 | Method of changing the surface of a glass substrate containing silver, by using a laser beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17612496A JP3838700B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | ガラス基材のレーザ加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11216580A true JPH11216580A (ja) | 1999-08-10 |
| JP3838700B2 JP3838700B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=16008100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17612496A Expired - Fee Related JP3838700B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-07-05 | ガラス基材のレーザ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3838700B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007298697A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Univ Of Southampton | 回折素子とその製造方法 |
| JP2010115682A (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Dainippon Printing Co Ltd | 立体加工方法および立体加工装置 |
-
1996
- 1996-07-05 JP JP17612496A patent/JP3838700B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007298697A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Univ Of Southampton | 回折素子とその製造方法 |
| JP2010115682A (ja) * | 2008-11-12 | 2010-05-27 | Dainippon Printing Co Ltd | 立体加工方法および立体加工装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3838700B2 (ja) | 2006-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0889855B1 (en) | A laser processing method for a glass substrate, and a diffraction grating obtained thereby | |
| US5919607A (en) | Photo-encoded selective etching for glass based microtechnology applications | |
| JP3270814B2 (ja) | 回折型光学素子の製造方法 | |
| US6803540B2 (en) | Method and apparatus for processing three-dimensional structure, method for producing three-dimensional shape product and three-dimensional structure | |
| US5235463A (en) | Method for the making of microlenses for optical applications | |
| EP0889857B1 (en) | Method of producing a glass article | |
| US20060030152A1 (en) | Method of manufacturing substrate having recessed portions for microlenses and transmissive screen | |
| JPH03135568A (ja) | 電子成分等を製造するためにレーザ走査を使用するリトグラフィ技術 | |
| Chen et al. | Generation of submicron surface gratings on LiNbO3 by ultrashort UV laser pulses | |
| US6368775B1 (en) | 3-D photo-patterning of refractive index structures in photosensitive thin film materials | |
| JP3797702B2 (ja) | ガラス基材のレーザ加工方法、この方法によって得られる回折格子及びマイクロレンズアレイ | |
| JPH11216580A (ja) | ガラス基材のレーザ加工方法 | |
| US6008467A (en) | Laser processing method to an optical waveguide | |
| JP3452733B2 (ja) | 回折型の光学素子の製造方法 | |
| JPH07104106A (ja) | 非球面マイクロレンズアレイの製造方法 | |
| JP3797703B2 (ja) | ガラス基材のレーザ加工方法 | |
| JP3041551B2 (ja) | 感光性ガラスの加工方法 | |
| JPH0534508A (ja) | 光書込みヘツド用透光性基板の製造方法 | |
| RU2008287C1 (ru) | Способ изготовления стекла с градиентом показателя преломления | |
| JP3527274B2 (ja) | 光学デバイス用材料・光学デバイス・光学デバイス製造方法 | |
| JPH07251464A (ja) | 微小光学部品およびその製造方法 | |
| JPS60135951A (ja) | パタ−ン形成法 | |
| JP2005170768A (ja) | 光学素子及び光学素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050913 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051107 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060314 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060509 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060801 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060801 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |