JPH11295504A - Manufacture of planar microlens - Google Patents
Manufacture of planar microlensInfo
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- JPH11295504A JPH11295504A JP10098946A JP9894698A JPH11295504A JP H11295504 A JPH11295504 A JP H11295504A JP 10098946 A JP10098946 A JP 10098946A JP 9894698 A JP9894698 A JP 9894698A JP H11295504 A JPH11295504 A JP H11295504A
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- rays
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェク
タ、光通信用受発光回路、プリンタ、複写機、ファクシ
ミリなどにおける光学素子として用いられる平板マイク
ロレンズの製造方法に関し、特に、その製造方法の簡便
化と高精度化に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a flat microlens used as an optical element in a liquid crystal projector, a light emitting / receiving circuit for optical communication, a printer, a copying machine, a facsimile, and the like, and in particular, to simplify the manufacturing method. And higher precision.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5において平板マイクロレンズの一例
が概略的な一部破断斜視図で示されており、図6におい
てはそのような平板マイクロレンズの光学的作用が概略
的な断面図で示されている。これらの図において、ガラ
ス基板20の表面に複数のマイクロレンズ22のアレイ
が形成されている。これらのマイクロレンズ22は、基
板20の母相より高い屈折率を有している。すなわち、
図6に示されているように、マイクロレンズ22は、平
行光線23が入射されたときにはそれらの入射光を焦点
Fに集光する作用を生じ得る。2. Description of the Related Art In FIG. 5, an example of a flat microlens is shown in a schematic partially cutaway perspective view, and in FIG. 6, the optical action of such a flat microlens is shown in a schematic sectional view. Have been. In these figures, an array of a plurality of microlenses 22 is formed on the surface of a glass substrate 20. These microlenses 22 have a higher refractive index than the parent phase of the substrate 20. That is,
As shown in FIG. 6, the microlens 22 can generate an action of converging the parallel light 23 to the focal point F when the parallel light 23 is incident.
【0003】このような平板マイクロレンズの作製技術
の典型的な一例が、「光学系デザイナーのための小型光
学エレメント」、オプトロニクス社、第26頁〜28頁
に開示されている。図7において、このような平板マイ
クロレンズの典型的な先行技術による作製技術が、概略
的な断面図で図解されている。[0003] A typical example of such a flat microlens manufacturing technique is disclosed in "Small Optical Elements for Optical System Designers", Optronics, pp. 26-28. In FIG. 7, a typical prior art fabrication technique for such a planar microlens is illustrated in a schematic cross-sectional view.
【0004】図7(A)において、ガラスの屈折率を低
下させるイオンを含むガラス基板20の表面が金属コー
ティング層21によって覆われる。In FIG. 7A, a surface of a glass substrate 20 containing ions for lowering the refractive index of glass is covered with a metal coating layer 21.
【0005】図7(B)において、金属コーティング層
21をフォトリソグラフ技術を用いて加工することによ
って、複数の開口21bを含むマスクパターン21aが
形成される。In FIG. 7B, a mask pattern 21a including a plurality of openings 21b is formed by processing the metal coating layer 21 using a photolithographic technique.
【0006】図7(C)において、ガラスの屈折率を高
めるイオンを含む溶融塩中にガラス基板20が浸漬され
る。そして、矢印で代表して例示されているように、マ
スク21aの開口部21bのみを介して、ガラスの屈折
率を低下させるイオンと屈折率を高めるイオンとを交換
させ、それによってマイクロレンズ22が形成される。In FIG. 7C, a glass substrate 20 is immersed in a molten salt containing ions for increasing the refractive index of glass. Then, as exemplified by the arrow, only the opening 21b of the mask 21a exchanges ions for decreasing the refractive index of the glass with ions for increasing the refractive index, whereby the microlens 22 is formed. It is formed.
【0007】その後、図7(D)に示されているよう
に、マスク21を除去することによって、平板マイクロ
レンズが得られる。Thereafter, as shown in FIG. 7D, the mask 21 is removed to obtain a flat microlens.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、平板マ
イクロレンズの従来の典型的な製造方法は、金属コーテ
ィング層の形成、金属コーティング層をパターニングす
ることによるマスクの形成、マスクを介するイオン交
換、およびマスクの除去のように多数の工程を必要とし
て複雑である。また、従来の製造方法では、イオン交換
の間にイオンの拡散を伴うので、10μm以下のレンズ
径を有する平板マイクロレンズを作製することが困難で
ある。As described above, the conventional typical methods for manufacturing a flat microlens include forming a metal coating layer, forming a mask by patterning the metal coating layer, and performing ion exchange through the mask. And many complicated steps such as mask removal. In addition, in the conventional manufacturing method, since ion diffusion is involved during ion exchange, it is difficult to manufacture a flat microlens having a lens diameter of 10 μm or less.
【0009】このような従来の平板マイクロレンズの製
造方法の課題に鑑み、本発明は、高精度の平板マイクロ
レンズを簡便かつ低コストで製造し得る方法を提供する
ことを目的としている。[0009] In view of the problems of such a conventional method of manufacturing a flat microlens, an object of the present invention is to provide a method capable of manufacturing a high-precision flat microlens simply and at low cost.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明による平板マイク
ロレンズの作製方法においては、シリカ系ガラス基板を
用意し、その基板の複数の領域のそれぞれにマイクロレ
ンズを生じるようにそれら複数の領域にX線を照射する
ことによって、それら複数の領域の屈折率を局所的に高
めることを特徴としている。In the method of manufacturing a flat microlens according to the present invention, a silica-based glass substrate is prepared, and a plurality of X-rays are formed on the plurality of regions so as to form microlenses in each of the plurality of regions. By irradiating a line, the refractive indexes of the plurality of regions are locally increased.
【0011】したがって、本発明の平板マイクロレンズ
の作製方法によれば、従来の方法における局所的なイオ
ン交換のように複雑で手間のかかる工程を必要とせず、
単にX線を局所的に照射するだけで簡便かつ高精度に平
板マイクロレンズを作製することが可能になる。Therefore, according to the method of manufacturing a flat microlens of the present invention, a complicated and troublesome process such as a local ion exchange in the conventional method is not required.
By simply irradiating X-rays locally, a flat microlens can be manufactured simply and with high accuracy.
【0012】好ましくは、マイクロレンズのそれぞれに
対応してX線に対して透過性の複数の開口を有するX線
マスクパターンが基板の表面に関して実質的に平行で固
定された相対位置関係に配置され、X線がマスクパター
ンを介して基板に照射される間に基板はマスクパターン
とともに相対位置関係を維持しつつX線の光軸に平行な
一定の回転軸のまわりに回転させられ、その回転の間に
基板の表面は回転軸と直交していない。また、基板の表
面と回転軸のなす角度は、X線照射中に変化させられて
もよい。Preferably, an X-ray mask pattern having a plurality of openings that are transparent to X-rays corresponding to each of the microlenses is arranged in a substantially parallel and fixed relative positional relationship with respect to the surface of the substrate. While the substrate is irradiated with the X-rays through the mask pattern, the substrate is rotated around a fixed rotation axis parallel to the optical axis of the X-rays while maintaining the relative positional relationship with the mask pattern. The surface of the substrate is not perpendicular to the rotation axis. Further, the angle between the surface of the substrate and the rotation axis may be changed during X-ray irradiation.
【0013】このような様式でX線を照射することによ
って、複数の凸レンズ状のマイクロレンズを含む平板マ
イクロレンズが簡便に形成され得る。By irradiating X-rays in such a manner, a flat microlens including a plurality of convex lens-shaped microlenses can be easily formed.
【0014】X線照射の様式に関しては、基板の表面に
実質的に平行にX線マスクパターンを配置し、そのマス
クパターンは所定の厚さを有しかつマイクロレンズのそ
れぞれに対応してX線の少なくとも一部を透過する複数
の窪みまたは開口を有し、それらの窪みまたは開口の口
径はマスクパターンの厚さ方向において変化させられて
おり、X線はこのマスクパターンを介して基板に照射さ
れてもよい。With respect to the mode of X-ray irradiation, an X-ray mask pattern is arranged substantially parallel to the surface of the substrate, the mask pattern having a predetermined thickness and corresponding to each of the microlenses. Having a plurality of depressions or openings that transmit at least a part of the mask pattern, the diameters of the depressions or openings are changed in the thickness direction of the mask pattern, and X-rays are applied to the substrate through the mask pattern. You may.
【0015】このような様式でX線を照射しても、複数
の凸レンズ状のマイクロレンズを含む平板マイクロレン
ズが簡便に作製され得る。A flat microlens including a plurality of convex lens-shaped microlenses can be easily produced by irradiating X-rays in such a manner.
【0016】さらに、X線照射の様式としては、マイク
ロレンズのそれぞれに対応してX線に対して透過性の複
数の開口を有するX線マスクパターンを基板の表面に関
して実質的に平行に配置し、X線がそのマスクパターン
を介して基板に照射される間にマスクパターンはその面
に平行な2次元振動成分を含んで振動させられてもよ
い。Further, as a mode of X-ray irradiation, an X-ray mask pattern having a plurality of openings that are transparent to X-rays corresponding to each of the microlenses is arranged substantially parallel to the surface of the substrate. The mask pattern may be vibrated while including a two-dimensional vibration component parallel to the plane while the substrate is irradiated with the X-rays through the mask pattern.
【0017】このような様式のX線照射によっても、複
数の凸レンズ状のマイクロレンズを含む平板マイクロレ
ンズが簡便に作製され得る。A flat microlens including a plurality of convex-lens-shaped microlenses can be easily produced by such a method of X-ray irradiation.
【0018】シリカ系ガラス基板としてシリカガラスを
用いることができ、その場合には赤外線領域において非
常に高い透過率を有する平板マイクロレンズを得ること
ができる。Silica glass can be used as the silica-based glass substrate. In this case, a flat microlens having a very high transmittance in the infrared region can be obtained.
【0019】他方、シリカ系ガラス基板は、ゲルマニウ
ム、チタン、ジルコニウム、リン、およびアルミニウム
から選択された少なくとも1つを添加元素として含んで
もよい。このような添加元素を含むシリカ系ガラス基板
においては、シリカガラスに比べて同じX線照射量で大
きな屈折率の上昇が得られる。On the other hand, the silica-based glass substrate may contain at least one selected from germanium, titanium, zirconium, phosphorus and aluminum as an additional element. In a silica-based glass substrate containing such an additive element, a large increase in the refractive index can be obtained at the same X-ray irradiation dose as compared with silica glass.
【0020】シリカ系ガラス基板に含まれる添加元素の
濃度は、深さ方向に関して変化させられてもよい。シリ
カ系ガラス基板においては、位置が深くなるにつれてX
線の吸収量が小さくなる。したがって、深さ方向に均一
に分布させられた添加元素を含む基板を用いた場合に
は、X線の深さのみに依存する吸収分布に対応する屈折
率分布が形成される。このとき、X線のエネルギを制御
することによって深さ方向に種々の異なる屈折率分布を
形成することは可能であるが、添加元素の深さ方向にお
ける濃度分布の変化を利用することによって、深さ方向
における屈折率分布をより自由かつ確実に制御し得るこ
とになる。たとえば、添加元素の濃度が基板の深さに伴
って増大させられている場合、深い位置まで屈折率が高
められたレンズの形成が可能となる。逆に基板中の深さ
に伴って添加元素の濃度が減少していれば、屈折率変化
が急峻な非常に薄いレンズを形成することができる。The concentration of the additional element contained in the silica glass substrate may be changed in the depth direction. In a silica glass substrate, as the position becomes deeper, X
The absorption of the line is reduced. Therefore, when a substrate containing an additive element uniformly distributed in the depth direction is used, a refractive index distribution corresponding to an absorption distribution depending only on the X-ray depth is formed. At this time, it is possible to form various different refractive index distributions in the depth direction by controlling the energy of the X-rays. Thus, the refractive index distribution in the vertical direction can be more freely and reliably controlled. For example, when the concentration of the additive element is increased with the depth of the substrate, it is possible to form a lens whose refractive index is increased to a deep position. Conversely, if the concentration of the additional element decreases with the depth in the substrate, a very thin lens having a sharp change in the refractive index can be formed.
【0021】照射されるべきX線は、0.531keV
〜10keVの範囲内のエネルギを有することが好まし
い。0.531keVはシリカ系ガラスに含まれる酸素
のK殻吸収端のエネルギであり、これより低いエネルギ
レベルのX線を照射してもシリカ系ガラスの屈折率はほ
とんど上昇しない。他方、10keV以上のエネルギレ
ベルのX線では、シリカ系ガラス中の吸収量が0.53
1keVのX線に比べて1/10程度にまで低下する。
したがって、0.531keV〜10keVの範囲内の
エネルギを有するX線を照射することによって、シリカ
系ガラスの屈折率を効率的に高めることができる。X-rays to be irradiated are 0.531 keV
Preferably, it has an energy in the range of 10 to 10 keV. 0.531 keV is the energy at the K-shell absorption edge of oxygen contained in the silica-based glass, and the refractive index of the silica-based glass hardly increases even when irradiated with an X-ray having a lower energy level. On the other hand, for X-rays having an energy level of 10 keV or more, the absorption amount in the silica-based glass is 0.53
It is reduced to about 1/10 as compared with 1 keV X-ray.
Therefore, by irradiating X-rays having an energy in the range of 0.531 keV to 10 keV, the refractive index of the silica-based glass can be efficiently increased.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】図1において、本発明の1つの実
施の形態による平板マイクロレンズの製造方法が模式的
な断面図で図解されている。まず、基板1としてシリカ
ガラス板、またはゲルマニウム、チタン、ジルコニウ
ム、およびアルミニウムの少なくとも1つを添加元素と
して含むシリカ系ガラス板が準備される。これらの添加
元素は、シリカガラスがX線に照射されたときに、その
ガラスの屈折率を高める効果を増大させる作用を有する
ものである。なお、望まれる場合には、これらの添加元
素の濃度はシリカ系ガラス基板の厚さ方向において変化
させられてもよい。基板の厚さ方向におけるそのような
添加元素の濃度変化を利用して、形成されるマイクロレ
ンズにおける厚さや屈折率の変化割合を制御することが
できる。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a flat microlens according to an embodiment of the present invention. First, a silica glass plate or a silica glass plate containing at least one of germanium, titanium, zirconium, and aluminum as an additional element is prepared as the substrate 1. These additional elements have an effect of increasing the effect of increasing the refractive index of silica glass when the glass is irradiated with X-rays. If desired, the concentration of these additional elements may be changed in the thickness direction of the silica-based glass substrate. By utilizing such a change in the concentration of the additional element in the thickness direction of the substrate, the change rate of the thickness and the refractive index of the formed microlens can be controlled.
【0023】ガラス基板1の表面上には、X線マスク2
が配置される。なお、図1においてはX線マスク2はガ
ラス基板1の表面に接して配置されているが、一定の間
隔だけ隔てられて配置されてもよい。所定の厚さのX線
マスク2は、形成されるべきマイクロレンズ5の口径に
対応した一定径の開口2aのアレイを含んでいる。この
ようなX線マスク2は、たとえば金属シートをフォトリ
ソグラフ法またはX線リソグラフ法で加工することによ
って形成され得る。しかし、ここでいう開口2aは、必
ずしも空間的に貫通した孔である必要はなく、X線4の
少なくとも一部を通過させ得る領域を意味する。すなわ
ち、X線マスク2は、窒化ケイ素膜のようなX線透過性
の膜上に形成された金属膜を加工したものであってもよ
い。On the surface of the glass substrate 1, an X-ray mask 2
Is arranged. Although the X-ray mask 2 is arranged in contact with the surface of the glass substrate 1 in FIG. 1, it may be arranged at a fixed interval. The X-ray mask 2 having a predetermined thickness includes an array of openings 2a having a constant diameter corresponding to the diameter of the microlens 5 to be formed. Such an X-ray mask 2 can be formed, for example, by processing a metal sheet by a photolithographic method or an X-ray lithographic method. However, the opening 2a here does not necessarily need to be a spatially penetrating hole, and means a region through which at least a part of the X-ray 4 can pass. That is, the X-ray mask 2 may be formed by processing a metal film formed on an X-ray transparent film such as a silicon nitride film.
【0024】ガラス基板1とX線マスク2は試料ステー
ジ3上に装着される。そして、ガラス基板1に対してX
線マスク2を介してX線4が照射されるとき、試料ステ
ージ3は、矢印3Aで表わされているように、X線4の
光軸に平行な回転軸のまわりに回転させられる。このと
き、ガラス基板1の表面はこの回転軸に対して直交して
おらず、所定の角度θをなすように設定される。なお、
この角度θは、X線照射の間に変化させられてもよい。
こうして、ガラス基板1のうちでマスク2の開口2aを
通してX線によって照射された局所的領域の屈折率が増
大し、マイクロレンズ5が形成される。The glass substrate 1 and the X-ray mask 2 are mounted on a sample stage 3. Then, X with respect to the glass substrate 1
When the X-ray 4 is irradiated via the line mask 2, the sample stage 3 is rotated around a rotation axis parallel to the optical axis of the X-ray 4, as indicated by an arrow 3A. At this time, the surface of the glass substrate 1 is not orthogonal to the rotation axis and is set to form a predetermined angle θ. In addition,
This angle θ may be changed during X-ray irradiation.
Thus, the refractive index of the local area of the glass substrate 1 irradiated with the X-ray through the opening 2a of the mask 2 increases, and the microlens 5 is formed.
【0025】すなわち、開口2aの中心部付近では試料
ステージ3の回転3Aの間にX線4が最も多く照射され
るが、開口2aの周縁近傍では試料ステージ3の回転3
Aに伴って開口2aの側壁によってX線4の一部が時間
変動しながら遮られるので、凸レンズ状に屈折率が高め
られたマイクロレンズ5が形成されるのである。That is, near the center of the opening 2a, the X-ray 4 is irradiated most during the rotation 3A of the sample stage 3, but near the periphery of the opening 2a, the X-ray 4 is rotated.
A part of the X-rays 4 is blocked by the side wall of the opening 2a with time fluctuations accompanying A, so that a microlens 5 having a refractive index increased like a convex lens is formed.
【0026】ここで、シリカ系ガラスの屈折率を効率的
に高めるためには、0.531keV〜10keVの範
囲内のエネルギを有するX線を照射することが好まし
い。すなわち、0.531keVはシリカ系ガラスに含
まれる酸素のK殻吸収端のエネルギであり、これより低
いエネルギレベルのX線を照射してもシリカ系ガラスの
屈折率はほとんど上昇しない。他方、シリカ系ガラス内
において10keV以上のエネルギを有するX線の吸収
量は0.531keVのエネルギの吸収量の1/10程
度まで低下するので、10keV以上のエネルギを有す
るX線を照射した場合にも屈折率上昇の効率は著しく低
下する。なお、X線照射によってシリカ系ガラスの屈折
率が高められ得ることは、特開平8−169731にお
いて詳述されている。Here, in order to efficiently increase the refractive index of the silica-based glass, it is preferable to irradiate X-rays having an energy in the range of 0.531 keV to 10 keV. That is, 0.531 keV is the energy at the K-shell absorption edge of oxygen contained in the silica-based glass, and the refractive index of the silica-based glass hardly increases even when irradiated with an X-ray having a lower energy level. On the other hand, the absorption amount of X-rays having energy of 10 keV or more in the silica glass is reduced to about 1/10 of the absorption amount of energy of 0.531 keV. However, the efficiency of increasing the refractive index is significantly reduced. The fact that the refractive index of the silica-based glass can be increased by X-ray irradiation is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-169731.
【0027】図2において、本発明のもう1つの実施の
形態による平板マイクロレンズの製造方法が模式的な断
面図で示されている。図2においては、図1の場合と類
似して、ガラス基板1の表面上にX線マスク6が配置さ
れる。しかし、このX線マスク6は、その表面に直交す
る側壁を有する貫通孔ではなくて、複数の窪み6aのア
レイを含んでいる。これらの窪み6aの各々は、X線源
側からガラス基板側に向かって次第に減少させられた口
径を有している。FIG. 2 is a schematic sectional view showing a method of manufacturing a flat microlens according to another embodiment of the present invention. 2, an X-ray mask 6 is arranged on the surface of the glass substrate 1 similarly to the case of FIG. However, the X-ray mask 6 includes an array of a plurality of depressions 6a, not a through hole having a side wall orthogonal to the surface. Each of these depressions 6a has a diameter gradually reduced from the X-ray source side toward the glass substrate side.
【0028】このようなガラス基板1とX線マスク6と
が試料ステージ3に装着される。このとき、ガラス基板
1とX線マスク6の表面はX線4の光軸に直交させられ
る。このような状態でX線マスク6を介してガラス基板
1にX線4が照射されれば、各窪み6aの中心部で最も
X線4が透過し、その周辺部に近い領域ではX線4の透
過量が減少する。その結果、窪み6aの中心に近いほど
ガラス基板1の屈折率がより高められ、凸レンズ状のマ
イクロレンズ5が形成される。The glass substrate 1 and the X-ray mask 6 are mounted on the sample stage 3. At this time, the surfaces of the glass substrate 1 and the X-ray mask 6 are orthogonal to the optical axis of the X-ray 4. When the glass substrate 1 is irradiated with the X-rays 4 through the X-ray mask 6 in such a state, the X-rays 4 are transmitted at the center of each recess 6a, and the X-rays 4 are transmitted in a region near the periphery thereof. Is reduced. As a result, the refractive index of the glass substrate 1 is further increased closer to the center of the depression 6a, and the convex lens-shaped microlens 5 is formed.
【0029】なお、図2ではX線マスク6の窪み6aの
口径はX線源側からガラス基板側に向かって減少させら
れているが、これとは逆に、窪み6aの口径はガラス基
板側からX線側に向かって減少させられてもよいことは
言うまでもない。また、窪み6aはX線マスク6の両表
面から窪まされたものであってもよく、両面からの窪み
の中心部が微小孔で連結されたものであってもよい。In FIG. 2, the diameter of the depression 6a of the X-ray mask 6 is reduced from the X-ray source side toward the glass substrate, but conversely, the diameter of the depression 6a is reduced toward the glass substrate. Needless to say, it may be reduced from the point toward the X-ray side. Further, the depression 6a may be a depression formed from both surfaces of the X-ray mask 6, or may be a depression formed by connecting the central portions of the depressions from both surfaces by minute holes.
【0030】図3と図4において、本発明のさらに他の
実施の態様による平板マイクロレンズの製造方法が図解
されている。図3の正面図は、この実施例で用いられる
X線マスクを概略的に図解している。FIGS. 3 and 4 illustrate a method of manufacturing a flat microlens according to still another embodiment of the present invention. The front view of FIG. 3 schematically illustrates the X-ray mask used in this embodiment.
【0031】図3におけるX線マスク2は、図1の場合
と同様に、表面に直交する側壁を有する開口2aのアレ
イを含んでいる。このX線マスク2は、ばね8と水平駆
動圧電素子9を介してフレーム7に装着されており、フ
レーム7は垂直駆動圧電素子10によって支持されてい
る。すなわち、水平駆動圧電素子9と垂直駆動圧電素子
10は、それぞれ、X線マスク2をその面に平行に水平
方向と垂直方向に振動させることができる。The X-ray mask 2 in FIG. 3 includes an array of openings 2a having side walls orthogonal to the surface, as in the case of FIG. The X-ray mask 2 is mounted on a frame 7 via a spring 8 and a horizontal driving piezoelectric element 9, and the frame 7 is supported by a vertical driving piezoelectric element 10. That is, the horizontal driving piezoelectric element 9 and the vertical driving piezoelectric element 10 can vibrate the X-ray mask 2 in the horizontal direction and the vertical direction in parallel with its surface.
【0032】図4に示されているように、ガラス基板1
が試料ステージ3に装着され、その基板1の表面に平行
に図3のX線マスクが配置される。そして、圧電素子9
と10によって水平方向と垂直方向にマスク2を振動さ
せながら、そのマスク2を介してX線4をガラス基板1
に照射することによって、マイクロレンズ5のアレイを
形成することができる。As shown in FIG. 4, the glass substrate 1
Is mounted on the sample stage 3, and the X-ray mask of FIG. And the piezoelectric element 9
The X-ray 4 is applied to the glass substrate 1 through the mask 2 while vibrating the mask 2 in the horizontal and vertical directions by using
By irradiating the microlenses 5, an array of microlenses 5 can be formed.
【0033】すなわち、マスク2の開口2aが水平方向
と垂直方向に振動する状態でX線4が照射されるとき、
開口2aの中心部に比べて周辺部においてX線を時間的
に多く遮蔽し、その結果として凸レンズ状に屈折率が増
大させられたマイクロレンズ5が形成される。That is, when the X-ray 4 is irradiated while the opening 2a of the mask 2 vibrates in the horizontal and vertical directions,
X-rays are more temporally shielded at the peripheral portion than at the central portion of the opening 2a, and as a result, a microlens 5 whose refractive index is increased like a convex lens is formed.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、図7に
示された先行技術のように複雑な多数の工程を必要とす
ることなく平板マイクロレンズを簡便に製造することが
可能になる。特に、X線マスクは、図7におけるマスク
21aのようにガラス基板ごとに形成する必要がなく、
何回でも繰返し使用することができる。As described above, according to the present invention, a flat plate microlens can be easily manufactured without requiring a complicated number of steps as in the prior art shown in FIG. Become. In particular, the X-ray mask does not need to be formed for each glass substrate like the mask 21a in FIG.
Can be used any number of times.
【0035】また、図7の製造方法ではイオンの拡散を
伴ってそれによるぼけを生じるので、10μm以下の口
径のマイクロレンズの形成が困難であるが、本発明の製
造方法ではそのような拡散を生じさせることなくX線照
射によって屈折率を高めるので、10μm以下の口径の
微細なマイクロレンズを含む平板マイクロレンズの形成
も可能になる。Also, in the manufacturing method of FIG. 7, since diffusion of ions is accompanied by blurring, it is difficult to form a microlens having a diameter of 10 μm or less. Since the refractive index is increased by X-ray irradiation without causing the formation, a flat microlens including a microlens having a diameter of 10 μm or less can be formed.
【図1】本発明の1つの実施の形態による平板マイクロ
レンズの作製方法を説明するための概略的な断面図であ
る。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a flat microlens according to one embodiment of the present invention.
【図2】本発明のもう1つの実施の形態による平板マイ
クロレンズの作製方法を説明するための概略的な断面図
である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a flat microlens according to another embodiment of the present invention.
【図3】本発明のさらに他の態様による平板マイクロレ
ンズの作製方法に用いられるX線マスクの概略的な正面
図である。FIG. 3 is a schematic front view of an X-ray mask used in a method of manufacturing a flat microlens according to still another embodiment of the present invention.
【図4】図3のX線マスクを用いて平板マイクロレンズ
を作製する方法を説明するための概略的な断面図であ
る。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a flat microlens using the X-ray mask of FIG.
【図5】公知の平板マイクロレンズの一例を示す概略的
な一部破断斜視図である。FIG. 5 is a schematic partially cutaway perspective view showing an example of a known flat plate microlens.
【図6】図5に示されているような平板マイクロレンズ
の光学的作用を説明するための概略的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the optical function of the flat microlens as shown in FIG.
【図7】従来の平板マイクロレンズの作製方法を図解す
る概略的な断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a conventional flat plate microlens.
1 シリカ系ガラス基板 2 X線マスク 2a 開口 3 試料ステージ 3a 試料ステージの回転軸 4 X線 5 マイクロレンズ 6 X線マスク 6a 窪み 7 X線マスク支持フレーム 8 ばね 9 水平駆動圧電素子 10 垂直駆動圧電素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silica-based glass substrate 2 X-ray mask 2a opening 3 Sample stage 3a Rotation axis of sample stage 4 X-ray 5 Micro lens 6 X-ray mask 6a Depression 7 X-ray mask support frame 8 Spring 9 Horizontal drive piezoelectric element 10 Vertical drive piezoelectric element
Claims (9)
の複数の領域のそれぞれにマイクロレンズを生じるよう
に前記複数の領域にX線を照射することによって、前記
複数の領域の屈折率を局所的に高めることを特徴とする
平板マイクロレンズの作製方法。1. A method for preparing a silica-based glass substrate, and irradiating the plurality of regions with X-rays so as to generate microlenses in each of the plurality of regions, thereby locally controlling the refractive indices of the plurality of regions. A method for manufacturing a flat microlens, characterized in that:
て前記X線に対して透過性の複数の開口を有するX線マ
スクパターンを前記基板の表面に関して実質的に平行で
固定された相対位置関係に配置し、前記X線が前記マス
クパターンを介して前記基板に照射される間に前記基板
は前記マスクパターンとともに前記相対位置関係を維持
しつつ前記X線の光軸に平行な一定の回転軸のまわりに
回転させられ、その回転の間に前記基板の表面は前記回
転軸と直交していないことを特徴とする請求項1に記載
の平板マイクロレンズの作製方法。2. An X-ray mask pattern having a plurality of openings transparent to the X-rays corresponding to each of the microlenses, in a substantially parallel and fixed relative positional relationship with respect to the surface of the substrate. While the X-rays are irradiated on the substrate through the mask pattern, the substrate keeps the relative positional relationship with the mask pattern while maintaining a constant rotation axis parallel to the optical axis of the X-rays. The method of claim 1, wherein the substrate is rotated around, and a surface of the substrate is not orthogonal to the rotation axis during the rotation.
が前記X線照射中に変化させられることを特徴とする請
求項2に記載の平板マイクロレンズの作製方法。3. The method according to claim 2, wherein an angle between the surface of the substrate and the rotation axis is changed during the X-ray irradiation.
X線マスクパターンを配置し、前記マスクパターンは所
定の厚さを有しかつ前記マイクロレンズのそれぞれに対
応して前記X線の少なくとも一部を透過する複数の窪み
または開口を有し、それらの窪みまたは開口の口径は前
記マスクパターンの厚さ方向において変化させられてお
り、前記X線はこのマスクパターンを介して前記基板に
照射されることを特徴とする請求項1に記載の平板マイ
クロレンズの作製方法。4. An X-ray mask pattern is disposed substantially parallel to a surface of said substrate, said mask pattern having a predetermined thickness and at least one of said X-rays corresponding to each of said microlenses. A plurality of dents or openings that pass through the portion, the diameter of the dents or openings is changed in the thickness direction of the mask pattern, and the X-ray is irradiated on the substrate through the mask pattern. The method for manufacturing a flat microlens according to claim 1, wherein:
て前記X線に対して透過性の複数の開口を有するX線マ
スクパターンを前記基板の表面に関して実質的に平行に
配置し、前記X線が前記マスクパターンを介して前記基
板に照射される間に前記マスクパターンはその面に平行
な2次元振動成分を含んで振動させられることを特徴と
する請求項1に記載の平板マイクロレンズの作製方法。5. An X-ray mask pattern having a plurality of openings transparent to the X-rays corresponding to each of the microlenses is disposed substantially parallel to a surface of the substrate, wherein the X-rays are 2. The method of claim 1, wherein the mask pattern is vibrated while including a two-dimensional vibration component parallel to the surface while the substrate is irradiated through the mask pattern. 3. .
まないシリカガラスからなることを特徴とする請求項1
から5のいずれかの項に記載の平板マイクロレンズの作
製方法。6. The method according to claim 1, wherein the silica glass substrate is made of silica glass containing no additional element.
6. The method for producing a flat plate microlens according to any one of the above items.
ム、チタン、ジルコニウム、リン、およびアルミニウム
から選択された少なくとも1つを添加元素として含むこ
とを特徴とする請求項1から5のいずれかの項に記載の
平板マイクロレンズの作製方法。7. The method according to claim 1, wherein the silica-based glass substrate contains at least one selected from germanium, titanium, zirconium, phosphorus, and aluminum as an additional element. A method for producing the flat microlens described above.
さ方向に関して変化させられていることを特徴とする請
求項7に記載の平板マイクロレンズの作製方法。8. The method of manufacturing a flat microlens according to claim 7, wherein the concentration of the additional element contained in the substrate is changed in a depth direction.
Vの範囲内のエネルギを含むことを特徴とする請求項1
から8のいずれかの項に記載の平板マイクロレンズの作
製方法。9. The X-ray is 0.531 keV to 10 ke
2. The method according to claim 1, wherein the energy includes an energy in a range of V.
9. The method for producing a flat plate microlens according to any one of the above items.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP10098946A JPH11295504A (en) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | Manufacture of planar microlens |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH11295504A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1998
- 1998-04-10 JP JP10098946A patent/JPH11295504A/en not_active Withdrawn
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