JPS60121401A

JPS60121401A - 光学装置とその製造方法

Info

Publication number: JPS60121401A
Application number: JP59162785A
Authority: JP
Inventors: フランシスボレリニコラス; トーマス　ヘルムート　エルマー; デビツド　ラスロツプ　モース; ポール　アーサー　ザヘニツク
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1983-08-04
Filing date: 1984-08-01
Publication date: 1985-06-28
Also published as: US4488864A; EP0134103A3; EP0134103A2

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】本発明は、多孔質のガラス体内に形成された光学パター
ンに基づく光学装置および該光学パターンの製造方法に
関する。本発明が対象とする特に好ましい光学パターン
は、ガラス、体内に延びる複数の円筒から成るアレイ（
配列）である。しかして、それらの円筒のそれぞれは半
径方向に沿って変化している所定の屈折率を有している
。このように、本発明の光学装置は、半径方向の距離に
応じて、すなわち、円筒の中心軸から外側に・向かって
放物状（ｐａｒａｂｏ　１　ｉｃ　）に屈折率が変化し
ていることによって、レンズと同様の性質を発揮する。

本発明の特に改良された実施態様による光学装置におい
ては、円筒レンズ素子のアレイによって写真複写（ｐｈ
ｏｔｏｃｏｐｙｉｎｇ　）に必要とされるような一対一
の正立共役像（ｏｎｅ　−ｔｏ　−ｏｎｅ　ｅｒｅｃｔ
ｃｏｎｊｕｇａｔｅ　ｉｍａｇｅ）　ｆ得ることができ
る。

　４− 従来の技術本発明と同一人の出願に係る特願昭５７−１０７５２２
号（特開昭５８−４９６３９号）には、多孔質ガラスに
光分解性有機金属物質を含浸させ、含浸後のガラスを選
択的に光分解させることによって、多孔質ガラスに光学
パターン全形成させる方法が開示されている。形成され
る光学パターンとしては、屈折率分布パター７（例えば
、レンズ）および光学濃度パターンが挙げられる。

この特許出願において光分解性有機金属物質とは、光に
暴露されたときに結合の分解を受けて光分解による金属
−有機中間体を生成するものとして定義されている。そ
して、この中間体は、反応性を有すること、すなわち、
水酸基を介して多孔表面と反応して配位化合物ないしは
強い結合を生じる能力を有することが好ましいとされて
いる。

また、多孔質ガラスとは、ザブミクロンの直径を有する
孔が互いに連結されて多数存在し、この孔の中に有機金
属物質が液体または気体として導入され得るように、な
ったものであると記載されている。そのようなガラスは
、米国特許第２，１０６，７４４号、同第２．２　］、
　５，０３６号および同第２，２２１，７０９号に記載
されているような相分離法や浸出法によって製造される
のが好ましいとされている。

上記の特許出願に開示されているように、ガラスの非光
分解領域に存する有機金属物質を洗浄や揮発によって除
去することによって該ガラスを多孔状態に戻すことがで
きる。これによって、該領域において反応が更に進行し
て光学パターンが不鮮明になったり歪むことが回避され
る。しかしながら、多孔質ガラスは、還元条件下におい
て水分や異物質に対する吸収性が高いという特性を有し
、この性質は光学装置において有害である。勿論、多孔
質ガラスを硬化して非多孔質状態にすることもできるが
、これは高温工程を必要とし、該工程そのものが光学的
諸性質を損うこともある。

また、有機金属化合物の光分解によって形成されたレン
ズ素子の光学的効力を高めることが望まれることが多く
、特に、像形成の目的でレンズアレイが形成されたとき
にこのことが当てはまる。そのような装置において可変
パラメーターは、屈折率の差すなわち形成された屈折率
変化（孔ｍａｘ　−７１＜）によって定まるレンズの度
（１ｅｎｓ　ｐｏｗｅｒ　）、およびレンズ系の厚さく
ガラスの厚さ）である。

屈折率分布レンズ（ｇｒａｄｉｅｎｔ　１ｎｄｅｘ　１
ｅｎｓ）　の光学的性質に関する詳説は、Ｆ　、　Ｋａ
ｐｒｏｎによるＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　０ｐｔ
ｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ、６
０　。

１４３３〜３６（１９７０）の論文に見出される。また
、Ｊ　、　Ｄ　、　ＲｅｅｓによるＡｐｐｌｉｅｄ　０
ｐｔｉｃｓ　、　２　］　、　１００９（１９６２）に
おける論文は、−均一共役像形成用のレンズアレイにつ
いて記載している。

−均一の正立共役像を形成することのできる像形成装置
を得る条件は、（１）レンズ中に形成される屈折率の差
を増大させることによって個々のレンズ素子に好適な光
学的効力（Ｑｐｔｉｃａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　）　ｆ
付与することができるか、または（２１２ｍｍよりも大
きい厚さのガラスを使用できるかであると考えられた。

このために、露光時間を長くすることによって、多孔質
ガラス体内の光分解効果および（または）処理深さを太
きくしようとする試みがなされてきた。

その基本的な目的は、半径方向の屈折率の変化、すなわ
ち、レンズの度を高めることであった。また、ガラス体
の厚さ方向の全体に亘って該効果をできるだけ均一にす
ることも所望された。しかしながら、露光を長くすると
、露光用光線の光軸に沿って軸状に急勾配の屈折率分布
を形成しがちであることが見出された。この結果、像が
歪み、非対称に々つた。更に、このような悪影響は露光
時間に応じて著しく増大した。

かくして、露光時間を制限することが重要であると考え
られた。尤も、こうすると、所望の像形成効果を得るた
めに半径方向に屈折率を充分に変化させることはできな
かった。

また、概して言えば、ガラスの厚さ全豹２ｍｍよりも大
きくすることは行なわれなかった。

この理由は、背面に好適なレンズの度を与えるのに必要
な露光量が大きくなりすぎたからである。

同時に行なっている。該出願に記載した方法においては
、２朋を超えない厚さのサンプルを複数調製する。しか
る後、各サンプルについて露光を調整することによって
軸方向の屈折率変化を制御し、次いで、それらの複数の
サンプルを整合し、然るべき位置に互いに結合して所望
の厚さを得る。しかしながら、この方法は余分の工程全
必要とするため、多くの場合においてそのような工程を
回避する方が好ましい。

更に、レンズ素子の間に介在するマトリックス材料は不
透明にすることができるものであることが非常に望まれ
る。像形成装置において、このようにすると、例えば、
［クロストーク（ｃｒｏｓｓ　−ｔａｌｋ　）　Ｊ　お
よびそれに伴なう像のほけが極めて少なくなる。この目
的のために使用されるレンズ素子は、多孔質ガラス体中
に延在する円筒状領域を構成し、その端部がガラス体の
両端面において平面を成してレンズ様素子として機能し
、ガラス体の孔中の有機金属化合物の光分解によって、
付与された所定の半径方向屈折率分布を有している。

発明の目的本発明の基本的な目的は、特願昭５７−１０７５２２号
（特開昭５８−４９６３９号）に記載されている製品お
よび方法を改良することにある。

本発明の他の目的は、そのような改良を簡単且つ低摩に
行なう手法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、複数のレンズ素子のアレイか
ら成り、各レンズ素子が半径方向に１分布した屈折率を
有する改良された像形成装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、特願昭５７−１．０７５２２号（
特開昭５８．−４９６３９号）に開示されている光学パ
ターンを適用することによってそのような像形成製Ｒを
得ることにある。

本発明の更に別の目的は、像透過素子（ｉｍａｇｅｔｒ
ａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　）　が不透
明マトリックスによって囲まれ巨つ該マトリックスによ
って分離されているような光学像形成装置全提供するこ
とにある。

本発明の特殊な目的は、光学パターンを含有する多孔質
ガラスを処理して、環境の影響に対する抵抗性を付与す
ることにある。

本発明の別の特殊な目的は、光学パターンを囲むマトリ
ックスガラスを通る光の透過を減少させることにある〇本発明の更に別の特殊な目的は、特願昭５７−１０７５
２２号（特開昭５８−４９６３９号）に　１１− 従って形成される光学パターン、詳細には、レンズアレ
イの元学的効力度全向上させることにある。

発明の概要本発明は、多孔質ガラス体から構成され、該ガラス体の
一つまたはそれ以上の特定の領域の孔に存する有機金属
化合物が光分解されることによってそれらの領域に形成
された光学パターンを有する光学装置であって、前記多
孔質ガラス体に含有されている重合性の有機官能シリコ
ーン液が含有され、該シリコーン液が実質的に前記特定
領域においてのみ重合して光学パターンを形成している
ことを特徴とする光学装置を提供するものである。

本発明の１実施態様においては、光学パターンは屈折率
分布を有する。像形成を行なうためには、光学パターン
は、多孔質ガラス体中に延在する複数の円筒状レンズ素
子（ｃｙｌ　１ｎｄ−ｒｉｃａｌ　１ｅｎｓ　ｓｙｓｔ
ｅｍｓ）のアレイを成し、それらのレンズ素子は所定の
半径方向屈折率分布全方＝　１２− し、各レンズ素子の端部がガラス体の両端において平面
全形成してレンズ様素子（１ｅｎｓ　−１ｉｋｅ　ｅｌ
ｅｍｅｎｔｓ　）　として機能し、更に、それらのレン
ズ素子は、本質的に重合していない有機官能シリコーン
液（ｏｒｇａｎｏ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　５ｉｌｉｃ
ｏｎｅｆｌｕｉｄ　）　２含有する多孔質ガラスから成
るマトリックスによって全体が囲まれている。

多孔質ガラスは、例えば、ホウケイ酸ガラスの相分離お
よび浸出によって調製されたものであり、光分解生成物
はガラスまたは該ガラス上に吸収されている水酸基と反
応させることができる。

本発明は、更に、ガラス中に光学パターンを形成させる
方法を提供し、該方法は、ａ、多孔質ガラス体に光分解
性有機金属、化合物を含浸させ、ｂ、パターン化した光分解光源に前記含浸後のガラス体
を露光して、該ガラス体の特定の部分を選択的に露光し
、それらの部分に存する有機金属化合物の少なくとも一
部分を光分解して、該ガラス中で安定な光分解中間体に
転化させ、Ｃ０非露光領域にあジ光分解転化しなかった有機金属化
合物を除去して、パターン化された領域を囲む多孔質ガ
ラスマトリックスを形成し、ｄ、光学パターンが付力された前記多孔質ガラス体に、
重合性を有する有機官能シリコーン液を充分に含浸させ
、該パターン領域に存するシリコーン液を２００℃以下
で焼成する（好ましくは、水蒸気下に）こと等によりほ
ぼ完全に重合させるとともに、マトリックスガラス中に
存するシリコーン液を本質的に非重合状態に維持するこ
とを特徴とするものである。

関連文献既に述べたものの他に、次の各特許が本発明に関連する
従来技術として注目される。−米国特許第２．３１．５
，３２８号（Ｈｏｏｄ等）には、多種の材料を多孔質ガ
ラスに含浸する方法が開示されている。それらの材料に
は、モノマーとして導入され、現場重合され得るプラス
チックや樹脂が包含される。

米国特許第３，９３０，８２１号および第３，９３０，
８２２号（Ｅｌｍｅｒ　）　Ｋは、炭素含有ガラスレジ
スタの製造方法が開示されており、該方法においては、
多孔質ガラスにフルフリルアルコールが含浸され、該ア
ルコールが重合されて樹脂になり、そして、含浸後のガ
ラス体が非酸化雰囲気下に焼成されて該樹脂は炭素に転
化している。

米国特許第３，４６２，６３２号（Ｒｕ５ｓｉ　）には
、接着剤層に埋設された微細なガラスビードから成る単
一の層を有する白熱ランプが開示されている。該ガラス
ビードはランプ球の外面にあって、該球中にその球の形
状にほぼ等しい浮動像を形成するようになっている。

発明の構成とその作用効果本発明は、基本的には、前述した特願昭５７−１０７５
２２号（特開昭５８−４９６３９号）に開示された発明
を改良し、あるいは、該発明に別の要素を加えたもので
ある。説明の重複を少なくするために、該出願を引用し
て本発明の出発点として供することにする。

その出願に開示された先行方法においては、多孔質中ガ
ラスの特定領域に存する有機金属化合物を光分解するこ
とによって光学パターンが得られる。そして、光分解生
成物はガラスと反応または結合することによって該パタ
ーンの形状全安定にすることが望ましい。また、これと
同様の目的で、非露光領域に存する物質である未光分解
有機金属化合物は、洗浄、蒸発、その他の適当な手段に
より除去される。本発明のためには、このような工程が
先ず必要である。

ガラス中に所望の特定の光学パターンを形成させるには
、多孔質ガラス全体を有機金属化合物で含浸させ、次に
、含浸後のガラスを不透明マスクを介して露光させると
便利である。該マスクには、刻印その他の方法によって
所望のパターンを付与して、光分解用光線を透過できる
ようにしておく。

特に興味のあるパターンは、写真複写機（ｐｈｏｔｏｃ
ｏｐｉｅｒ　）の像形成に用いられるようなレンズアレ
イである。第１図には、そのような目的に用いられるの
に好適なマスクを誇張して示している。マスク１０は全
体的には不透明であるが、不均一な間隔で配置された開
口１２から成るパターンが設けられて、ガラス中の円筒
状領域に対応して光を透過させ得るようになっている。

光分解、および、それに続いて、光分解生成物を定着さ
せるために加熱を行なった後、ガラスの非光分解部分、
すなわち、マスク１０の不透明部分１４に対応する部分
から有機金属化合物を除去する。かくして、゛多孔質ガ
ラス品は、本発明に従う処理に供され得るようになる。

本発明者は、先ず、ガラスの孔を充填することによって
、そのような孔に不要な物質が吸収されないようにする
ことを試みた。このため、シリコーン液を選択したが、
これは、シリコーン液は疎水性であり、化学的且つ物理
的に不活性な性質を有していることが知られているから
である。更に、シリコーン液は、含浸を容易にするよう
な流動性を有している。

多くのそのような重合性のシリコーン液は適当なシリコ
ーン製造業者（例えば、米国ミンガン州ミツドランドの
ダウコーニング社ＤＯＷＣｏｒｎｊｎｇ　（：’ｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎ　）から入手でき、そのカタログを見れ
ば該液の特徴および反応性を知ることができる。

しかして、光分解させた多孔質ガラスサンプルに重合性
を有する有機官能シリコーン液を含浸させたものを熱処
理すると、２つの興味深い現象が認められた。第一の現
象として、非露光、すなわち非光分解領域には、メニス
カス効果が出現してマトリックス領域を覆う傾向全示し
、他方、レンズ領域（光分解された物質が伺着している
領域）は本質的に清澄であった。

このような特定の効果について完全に旧学的な説明を行
なうことはできないが、一応、次のように考えられる。

非処理ブランクに存在するレンズは、半径方向の屈折率
分布全力えるように分布した金属酸化物から構成され、
これによって、そのようなレンズアレイが像形成に寄与
する。他方、レンズを囲むマ）　ＩＪラックス中金属の
濃度は、レンズ中の金属の濃度よりもかなり低い。金属
はシリコーン液の重合のための触媒として機能すると考
えられるので、マトリックスよりもレンズにおいて樹脂
の形成が迅速に進行する。８０°Ｃで加熱すると、非反
応シリコーン液の幾らかが表面に浸出する。そして、該
シリコーン液の幾分かは気化することもある。しかして
、冷却時には、膨張した非反応シリコーン液が収縮して
、多孔質ガラススケルトン内で無数のメニスカス金形成
し、これがマトリックスを不透明にする。

第二の現象、そして、より重要であると考えられる現象
は、シリコーン処理によってレンズの度（１ｅｎｓ　ｐ
ｏｗｅｒ　）すなわち光学的効力（ｏｐｔｉｃａｌ、　
ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が増大するという効果が認められる
ということである。すなわち、レンズの度の大きさは２
倍になることもある。この結果、厚さが約２　ｍｍのレ
ンズ（ガラス体）を用いても、−均一の正立共役像全形
成する可能性が高まる。前述したように、この厚さは、
望ましくない軸方向の屈折率分布を起こすことなく、露
光光線が浸透することができるほぼ上限値である。

かくして、本発明に従えば、多孔質ガラス体に有機金属
化合物を含浸させ、選択的な光分解を行なって特定領域
における有機金属化合物を分解させ、洗浄または加熱を
行なうことによって非分解有機金属化合物を除去し、重
合性を有する有機官能シリコーン液を含浸し、次いで、
熱処理を行なうことによってレンズ領域内で前記シリコ
ーン液を重合させる。

前述した特願昭５７−１０７５２２号（％開昭５８、−
４９６３９号）には、多孔質ガラスに含浸させた有機金
属化合物を選択的に光分解することによって該ガラスに
光学パターンを形成するための材料と方法が詳述されて
いる。本明細書においては該特許出願全引用することに
よって再び説明することを省略する。一般的に言えば、
本発明における有機金属化合物の有機成分として、該特
許出願に開示されている各種の成分が使用可能である。

また、金属成分としては、周期律表ｍＢ族、■Ａ族、■
Ｂ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、■Ｂ族および■族から選ばれ
るものが使用され得る。しかして、本発明者らは、ヨー
ドトリメチルスズ（Ｉ　ＳｎＭｅｓ）、ヘキサメチルニ
スズ（Ｍｅ６　Ｓ　ｎ、）　、プロモトリチルケルマニ
ウム（ＢｒＧｅＭｅ３）およびヨードトリメチルシラン
（Ｉ　Ｓ　ｉＭｅ３）のような周期律表第１ＶＢ族の有
機金属アルキルまたはアルキルハライドを用いたときに
最適の結果が得られることを見出している。効果的な有
機金属化合物を形成することができる金属であって触媒
活性を有するものとして認められている他の金属として
は、マンガン、鉄、チタン、クロム、タングステン、コ
バルト、バナジウム、ハフニウム、ジルコニウム、ニオ
ブおよびタンタルが挙げられる。

光学パターンの１つ全発現させるためには、例えば、多
孔質ガラス体に、有機金属化合物または該化合物の溶液
を完全に含浸させればよい。次いで、不透明マスク（こ
のマスクに、明瞭な透明域としてパターンが形成されて
いる）を介して、光分解用光源、例えば、水銀アークラ
ンプにガラス体全露光する。このようにすると、マスク
のパターン領域に対応する孔にある有機金属化合物は分
解されるが該領域に隣接する領域は変化しない。光分解
生成物はガラスと反応し、または該カラスと結合する。

光゛分解を受けなかった有機金属化合物は洗浄または蒸
発によって除去することができる。

本発明においては、市販の重合性含有する有機官能シリ
コーン液のうち任意のものを使用することができる。製
造業者によって説明されているように、シロキサンに存
する有機官能基の主要な機能は、反応部位（ｒｅａｃｔ
ｉｏｎｓｉｔｅ）　として機能することである。官能基
としては任意の有機反応基でよいとされているが、市販
されているものとしては、アミン基、カルボン酸基、第
二級水酸基、第一級水酸基およびメルカプタン基が挙げ
られる。

この種の液体の利点の一つは、溶媒その他の異物質の助
けを必要とせずに孔に侵入する流動性を有することであ
る。しかしながら、レンズの度ないしは光学的効力を向
上させる能力は、調整した量の少量の溶媒に極めて依存
することが見出された。かくして、本発明者は、オ／１
ｌｌ−）　ｐ”　ニキシレン、パラ−キシレンおよびメ
タ−キシレンの混合物（一般に、「キシレン」と略称さ
れている）を用いた。すなわち、９０：１０のシリコー
ン−キシレン混合物音用いると、純粋なシリコーン液を
用いる場合よりもレンズの度が大幅に上昇する。しかし
ながら、その効果は、溶媒の比率が１５％まで増加する
と失われるようである。

シリコーンが含浸されたガラス体全熱処理することによ
って、シリコーン液が選択的に重合して樹脂になる。こ
の操作は、例えば、約２００℃よりも低い温度（好まし
くは、１００°Ｃ程度）における炉内加熱によって行な
われる。そのような処理後には、光分解生成物全含有す
る領域においてはシリコーン液がほぼ完全に重合樹脂に
転化していることが見出される。これに対して、マトリ
ックス領域においては、そのような転化は殆んど又は全
く起こらず、シリコーンは該領域に残存している。

シリコーンを含浸したガラス体の重合処理は、水蒸気の
存在下に行なうのが好ましい。

雰囲気中には少なくとも２０重量％の水蒸気が含有され
るようにすべきであり、完全な水蒸気雰囲気にするのが
一層好ましい。水分の効果は未だ解っていないが、シリ
コーン重合によってレンズの度を増大させるのに必要で
あるように考えられる。

シリコーン液を完全に含浸するのに必要な時間は、重合
反応を起こす加熱時間などの特定の条件に応じて広範囲
に変化し得る。一般的に言えば、少なくとも２時間の含
浸を行なうのが好ましく、２４時間行えば充分であった
。加熱時間は、一般に、２時間で充分であるが、安全の
ためには４〜５時間とすることが好ましい。本発明にお
いては、通常、第２回以上の含浸および加熱を繰り返し
て行なうことによって、孔の充填およびガラス体の封止
全確実にする。最初の加熱が充分であれば、レンズの度
がそれ以上向上することはない。

実　施　例厚さが約２　ｍｍで１平方インチの多孔質ガラスプレー
ト（複数）を用いてガラスブランク（ガラス素材）の実
験を行なった。これらのガラスプレートは、ホウケイ酸
ガラス金熱処理および浸出することによって得られた高
シリカ含有多孔質ガラスであるコーニング社のコード７
９３０ガラスから切り出したものである。

５体積部の塩化メチレン中に１体積部のヨードトリメチ
ルスズ（ＣＨｓ　）ｓ　Ｓ　ｎ工に溶解させた溶液に各
プレートラ浸漬させた。該溶液は迅速に多孔質ガラスに
浸透した。次いで、プレートを取り出し、空気乾燥して
（この際、熱処理を行なうことがある）、遊離のヨウ素
および溶媒（塩化メチレン）を除去した。

次いで、０３罷の円形の開口が互いに０．３２ｍｍの間
隔で配置された露光用多孔マスクを介して、前記の含浸
処理後のガラスプレー）ｋ紫外線光源に６０分間露光し
た。この操作の後、該ガラスを熱処理（好ましくは、６
００℃より高温で１時間）して屈折率パターンを定着さ
せた。そして、非反応ヨードトリメチルスズおよび有機
成分をガラスから除去し、孔中に酸化スズのみを残存さ
せた。

この操作による生成物は第２図に図示されている。この
第２図は、上記のように処理したグレート全屈折計を介
して約１００倍に拡大して見た写真であり、低屈折率の
ガラスマトリックス中に円形の高屈折率領域が形成され
ていることが明瞭に認められる。光分解工程および定着
工程によって生じる屈折率の差は、高屈折率領域と低屈
折率領域の屈折率の差が約０．００１２の場合、６００
０ｍにおいて約４のフリンジに相当する。

このように調製した多孔質のガラスブランクを電気炉中
で約２００℃まで徐々に加熱し、約３０分間保持するこ
とによって、吸着している水分子を除去した。次いで、
該ブランクを乾燥条件下に冷却した後、キシレン中に溶
解させた有機官能シリコーン液（ダウコーニング社（］
）ｏｗ−Ｃｏｒｎｉｎｇ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）
から市販されているＤＣ１１０７シリコーン液）の２重
量％溶液に直ちに浸漬させた。３０分間浸漬させ−　２
７　＝た後、ブランクを取、！７田し、液をぬぐい去り、更に
、１００℃において３０分間加熱した。

この操作を繰り返して、シリコーンで前処理した多孔質
ガラスブランクを得た。

この前処理ブランクを次いで純粋なシリコーン液、すな
わち１００％シリコーン液（ＤＣ１１０７）に浸漬し、
該浸漬状態で環境温度下において１日から３日間にわた
って維持した。

かくして、ガラスの孔をシリコーン液で完全に充填して
、該ブランクから液をぬぐい去り、炉中で約１時間８０
℃で加熱し、次いで室温まで徐々に冷却した。

ブランクを冷却すると、酸化スズを含有する屈折率分布
レンズ素子を囲む多孔質ガラスマトリックスは不透明に
なった。しかしながら、該レンズ素子、すなわち、酸化
スズ含有域は清澄で透明なままであった。

次の実施例として、コルドア９３０多孔質ガラス（コー
ニングガラス社製）のストリップ全希硝識に浸漬して、
その孔を充分に清浄に−２８〜した。その後、該多孔質ガラスを蒸留水で洗浄し乾燥し
た。

このようにして注意深く清浄したコード７９３０多孔質
ガラスに、前述と同様にしてヨードトリメチルスズを含
浸することによって、１０個のサンプル群を調製した。

この含浸後の多孔質ガラスサンプルｆ、２５００ワツト
の水銀キセノンランプによる約４９０１ｍＪ：　りも長
波長の光線に露光した。該露光は、直径１５０ミクロン
で中心間距離２０７ミクロンの明瞭な開口が多数存在す
る多孔マスクを介して行なわれた。露光時間は２時間と
した。

このようにして選択的に光分解したガラスサンプルを洗
浄して非光分解有機金属化合物を除去し、次いで加熱し
て孔中に光分解生成物を定着した。

これらのサンプルについて測定したレンズの度（Ｄ／Ｌ
　）は４０〜５５°の範囲にあった。他方、−均一正立
共役像を形成するには１８０゜より大きくなることが必
要である。

上述のようにして光学パターンが付与されたサンプルを
９０％シリコーン液（ＤＣ１１０７として入手できるも
の）の溶液に浸漬した。

用いた溶媒は１０重量−の量のキシレンであった。それ
らのサンプツＩ；に浸漬したまま３時間から２４時間の
範囲で保持した。次いで、それらのサンプルを取り出し
、付着している液をぬぐい去った。その後、水蒸気雰囲
気下に１１０℃において約４時間加熱した。しかる後、
浸漬を再度行ない、サンプルを乾燥し、更に、環境雰囲
気下に１１０℃において約１時間加熱した。そして、第
２回目の含浸処理を行なって、孔中にシリコーン液を完
全に充填させ、レンズ領域の重合を完遂して清澄で安定
なレンズアレイを得た。

第１表には各サンプルについて行なった処理のスケジュ
ール（単位は時間）が示されている。なお、第２回目の
加熱はいずれも２時間であった。

第　１　弄１　２４　４．４　９．６　１．１２　２４、　４．４　９．６　１．１３　１６．７　４，０　２０．８　１．０４　１６．７
　４．．０　２０．８　１，０５　３．２　４．０　８
．７　１．０６　２１．２　４．０　８．７　］、、０７　５．１　
４，１　１６．３　１，０８　５．１　４，１　１６．
３　１，０９　５．１　４，１　１６．３　１．０１０
　５．１　４．１　１６．３　１．０各レンズアレイに
ついて、（１）光分解によって当初形成されたとき、（
２）第１回目のシリコーン含浸処理後、および（３）第
２回目の含浸処理後に行なった測定値に基づき、レンズ
の度（Ｄ／Ｌ　）を計算した。計算値は以下の第２表に
示している。表中、ＦＢとは前面、また、ＢＦとは背面
全それぞれ指称する。表には、ガラスの厚さくＤ二単位
は朋）も併示してぃ　３１− る。ＦＢは、当初の露光側の面に対応する側を意味し、
ＢＦは露光面の反対側に対応する側を意味する。ＢＦと
ＦＢの値の一致の程度が高いことは軸方向の非対称性が
殆んどないこと全示唆する。

２　４７．３°　４５８°　９６．８°　９６゜８°　
９６．８°　９６．８″２．２０３　３９．４°　３９
．４°　７ｏ、７°　７０．７°　６３．９°　６７．
７°　１，８１４　３９．４’　３８．０°　７９．９
°　７２゜６°　７４．２°　７１．１°　１．９７５
　５７．２°　５４．６°　９７．０°　１１３．７°
　９７°　１０６．７’　２．２５６　４９．９°　４
７．８°　８ｏ、９°　８３．４°　７８，７°　第８
．７°　１．８５７　４４．４°　４０．６°　８０．
９°　７８．６’　７１．１°　７１．１’　１，８４
８、　５６．５°　５１．５°　９６．１°　１０７．
２°　８４．５°　８４，５°　１．９８９　４５．９
°　４４．４６９８．２°　８７，２°　９１．２’　
８７．０’　２．６０１０　５６．１°　５０．３”　
９８．２”　８８．９°　８９．１”　８８．９°　２
．６０３２− 写真複写機（ｐｈｏｔｏｃｏｐｉｅｒ　）において作動
距離が１（１ｍの場合において１：１の共役像を得るに
は、ガラスの厚さが４　ｍｍでＤ／Ｌの累積値が１８９
．５°であることが必要である。このことは、次の式に
よって裏付けられる。

但し、　Ｃ−一対一共役作動距離Ｄ＝ニガラスレンズ厚さ１′ｔｏ＝多孔質ガラスの屈折率Ｌ＝定数であり、式△Ｙ−乳（１％　／２Ｌ２）から導
かれる（ｒはレンズ半径）。

この検討を行なうと、厚さが２１１１１より大きいサン
プルのみが最終的なり／Ｌ値ヲ９０°よｐ１大叡ぐする
ことが認められる。更に、想起すべきことは、レンズア
レイにおいては対称的な像の形成、すなわち、前面およ
び背面のレンズの度が等しくなることが非常に望まれる
ということである。かくして、必要なレンズの度を得る
ためにサンプル１およびサンプル２を選んで重ね合わせ
た。すなわち、それらのサンプル全視覚的に位置合わせ
して配置した後、最大透光装置（ｍａｘｉｍｕｍ　ｌｉ
ｇｈｔ　ｔｒａｎｓｒｎｉｓ−ｓｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍ
ｅｎｔ　）によって正確に整合させた。

得られた複合体は、ＩＣＩｒＬの作動距離において１：
１の王立共役像全力えるのに必要な１８９．５゜のレン
ズの度（Ｄ／Ｌ）ｆｆｉ有し、１０線対／闘という分解
能を有する。

最後に、レンズの度を増大させる主因子の影響を明らか
にするために、本明細書で記述したような方法に従って
調製したガラスサンプルについて行なった測定から計算
したレンズの度の典型的な値を示しておく。

先ず、コーニングガラス社製コード７９３０多孔質ガラ
スシートに予備処理を行なわずに該シートから調製した
ガラスサンプル内に、孔中のヨードトリメチルスズを選
択的に光分解させることによってレンズ素子を形成させ
た。このサンプルについて、更に処理を行なう前のレン
ズの度（Ｄ／Ｌ）′ｆｆ：求めたところ、４９．６°で
あった。次いで、重合性シリコーン液（ＤＣ−１１０７
）の１００％浴に該サンプルを浸漬して含浸処理を行な
った。充分に含浸を行なった後のサンプルから付着液を
拭い取ジ清浄にし、更に、１１０℃において４時間水蒸
気雰囲気下に該サンプルを加熱した。レンズの度を計算
したところ７４１°であった。

第２の多孔質ガラスについても同様に、光分解、シリコ
ーン含浸処理および力■熱を行なった。但し、この第２
のサンプルについては予備清浄処理を行なった。すなわ
ち、該多孔質ガラスを希硝酸に浸漬した後、蒸留水で洗
浄し乾燥して、異物を除去し極めて清浄なガラスが得ら
れるようにした。このサンプルのレンズの産金計算した
ところ１２６．５°であった。

更に、清浄ガラスサンプルおよび非清浄ガラスサンプル
をシリコーン含浸処理したものについて、同様の処理を
行った。但し、シリコーンを重合させるための加熱は、
犬気雰囲　３５− 愈下に行なった。２つのガラスサンプルのレンズの度に
顕著な変化は認められなかった。

更に検討を行なったところ、水蒸気雰囲気で加熱を行な
う場合に最良の結果が得られることが示された。しかし
ながら、水蒸気の量が約２０％という低い値でもある程
度の効果は得られるものと考えられる。但し、時間が長
くなり、一般に実用的でない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従い多孔質ガラスにレンズアレイパ
ターンを形成させるに際して用いられるのに好適な多孔
マスクの拡大平面図、第２図は、第１図のようなマスク
を用いて形成されるレンズアレイパターンのインターフ
ェログラムを示すものである。１０・・・マ　ス　り　１２・・・円　形開　口１４・
・・不透明部　３６− 第１頁の続き０発　明　者　ポール　アーサー　ザ　アメヘニツク　
スリカ合衆国　ニューヨーク州　コーニング　ベーゼルト
リート　３３手続補正書動式）％式％２、発明の名称光学装置とその製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　アメリカ合衆国　ニューヨーク州コーニング　
（番地なし）名　称　コーニング　グラス　ワークス４、代理人東京都港区六本木５丁目２番１号昭和５９年１１月７日　（発送日　昭和５９年１１月２
７日）６、補正により増加する発明の数　な　しＦ　Ｉ
　Ｇ、２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多孔質ガラス体から構成され、該ガラス体の一つ
またはそれ以上の特定領域の孔に存する有機金属化合物
が光分解されることによってそれらの領域に形成された
光学パターンを有する光学装置であって、前記多孔質ガ
ラス体に含有された重合性の有機官能シリコーン液が実
質的に前記特定領域においてのみ重合して光学パターン
を形成していること全特徴とする光学装置。
（２）前記光学パターンの各素子が分布した屈折率を有
する特許請求の範囲第１項記載の光学装置。
（３）　前記光学パターンがレンズ素子からなるアレイ
である特許請求の範囲第１項記載の光学装置。
（４）　前記レンズ素子が、円筒状を成し所定の半径方
向屈折率分布を有して前記多孔質ガラス体中に延在して
おり、該レンズ素子の端部が前記ガラス体の両側におい
て平面を形成しており、該レンズ素子は、本質的に重合
していない前記有機官能シリコーン液に満たされた前記
多孔質ガラスマトリックスによって一体的に囲まれてい
る特許請求の範囲第３項記載の光学装置。
（５）前記光分解された有機金属化合物がスズ化合物で
ある特許請求の範囲第１項記載の光学装置。
（６）多孔質ガラス体に光分解性有機金属化合物を含浸
し；含浸後の該ガラス体を、パターン化した光分解用光
源に暴露して該ガラス体の特定の部分を選択的に露光し
、それらの部分に存する有機金属化合物の少なくとも一
部分を光分解して該ガラス中で安定な光分解中間体に転
化させ；非露光領域にあり光分解転化しなかった有機金
属化合物を除去して、パターン化された領域を囲む多孔
質ガラスマトリックスを形成し；光学パターンが付与さ
れた前記多孔質ガラス体に、重合性を有する有機官能シ
リコーン液を充分に含浸させ、更に、前記パターン化領
域に存するシリコーン液をほぼ完全に重合させるととも
に、該領域を囲む前記多孔質ガラスマトリックス中に存
するシリコーン液を本質的に非重合状態に維持すること
を特徴とするガラス中に光学パターンを形成させる方法
。
（７）蒸発または洗浄によって前記有機金属化合物を非
露光領域から除去する特許請求の範囲第６項記載のガラ
ス中に光学パターンを形成させる方法。
（８）前記有機金属化合物が含浸された前記ガラス体を
多孔マスクを介して光分解用光線に露光して、レンズ様
素子のパターンを形成″１−る特許請求の範囲第６項記
載のガラス中に光学パターンを形成させる方法。
（９）前記重合性を有する有機官能シリコーン液が、約
１５％を超えない量の溶媒を含有する溶液である特許請
求の範囲第６項記載のガラス中に光学パターンを形成さ
せる方法。
（１０）前記溶液中のシリコーン液：溶媒の比が約９：
１である特許請求の範囲第９項記載のガラス中に光学パ
ターンを形成させる方法０３−