JPS6076701A - 平板マイクロレンズの製造方法 - Google Patents
平板マイクロレンズの製造方法Info
- Publication number
- JPS6076701A JPS6076701A JP18440683A JP18440683A JPS6076701A JP S6076701 A JPS6076701 A JP S6076701A JP 18440683 A JP18440683 A JP 18440683A JP 18440683 A JP18440683 A JP 18440683A JP S6076701 A JPS6076701 A JP S6076701A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- plate
- dopant
- mask
- microapertures
- 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.)
- Pending
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- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Glass Compositions (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は板状多孔質ガラス体を基材に用いて分イクロレ
ンズｆ：梨造する方法に関する。
ンズｆ：梨造する方法に関する。
屈折率が中心軸からの距離の２乗にほぼ比例して減少す
る屈折率分布型のロッドレンズは、光フアイバー通信に
於ける微少光回路の集光素子として使用されている外、
これをプレイ状に配列して複写機やファクシミリの吟倍
率レンズとしても使用、されている。しかし、複数個の
ロッドレンズをアレイ状に配列略せた場合ニ、装置への
組入れに際して、研磨ないしは端面処理などの面倒な工
程を必要とする不都合がある。これに対して、単一の板
状ガラス内に屈折率ヲ変化させるドー・ξントを拡散さ
せて多斂のマイクロレンズを２次元アレイ状に集積さぜ
たモノシリツクな平板レンズは、複数個のロッドレンズ
を配列する場合のような面倒がなく、しかも誘電体多層
膜、絞り、フィルターなどの表面加工も一括して行なえ
る利点がある。
る屈折率分布型のロッドレンズは、光フアイバー通信に
於ける微少光回路の集光素子として使用されている外、
これをプレイ状に配列して複写機やファクシミリの吟倍
率レンズとしても使用、されている。しかし、複数個の
ロッドレンズをアレイ状に配列略せた場合ニ、装置への
組入れに際して、研磨ないしは端面処理などの面倒な工
程を必要とする不都合がある。これに対して、単一の板
状ガラス内に屈折率ヲ変化させるドー・ξントを拡散さ
せて多斂のマイクロレンズを２次元アレイ状に集積さぜ
たモノシリツクな平板レンズは、複数個のロッドレンズ
を配列する場合のような面倒がなく、しかも誘電体多層
膜、絞り、フィルターなどの表面加工も一括して行なえ
る利点がある。
上記したような平板マイクロレンズの製造方法ＬｌイＩ
ａ （Ａｌｌ ４１イ、Ｔａｎ＊ｎ 、Ｔｎｕｒｎ＊Ｉ
Ｏｆ Ａｎｎｌ ｉｐｄＰｈｙｓｉｃｓ、第２０巻第
４号、Ｌ２９６ページ（１９８１）に示されている如く
、光学ガラスＢＫ７を基板としてこれにチタン金属膜を
蒸着させ、この膜に７オトリソグラフの技術で径０．３
ｍｍ 、間隔１．５ ｍｍの５行５列のアレイ状孔を
あけて基板のマスクとし、これをＴＩ、８０．溶融塩に
浸漬する方法が知られており、この方法によれば−Ｊ＝
９．４、径９．５ ｍｍのマイクロレンズがモノクリッ
クに集積した平板マイクロレンズを得ることができる。
ａ （Ａｌｌ ４１イ、Ｔａｎ＊ｎ 、Ｔｎｕｒｎ＊Ｉ
Ｏｆ Ａｎｎｌ ｉｐｄＰｈｙｓｉｃｓ、第２０巻第
４号、Ｌ２９６ページ（１９８１）に示されている如く
、光学ガラスＢＫ７を基板としてこれにチタン金属膜を
蒸着させ、この膜に７オトリソグラフの技術で径０．３
ｍｍ 、間隔１．５ ｍｍの５行５列のアレイ状孔を
あけて基板のマスクとし、これをＴＩ、８０．溶融塩に
浸漬する方法が知られており、この方法によれば−Ｊ＝
９．４、径９．５ ｍｍのマイクロレンズがモノクリッ
クに集積した平板マイクロレンズを得ることができる。
しかしなか、 ら、この方は溶融塩の温度が５００〜６
００℃と高いうえに、処理に８０〜２００時間もの長時
間を必要とするので、生産性に難点がある。この欠点を
改良するために、溶融塩浸漬時に外部から電界全印加し
てイオンの注入を促進すると、８時間で半径５５μのマ
スクで直径１．２ ｍｍのレンズのアレイを作ることが
できると報告きれているが（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｅｔ
ｔ、 １７ （１９８１） ４５２ ）、これとても５
００〜６００°Ｃの高温で処理することには変りがなく
、作業性の点で好ましくない。
００℃と高いうえに、処理に８０〜２００時間もの長時
間を必要とするので、生産性に難点がある。この欠点を
改良するために、溶融塩浸漬時に外部から電界全印加し
てイオンの注入を促進すると、８時間で半径５５μのマ
スクで直径１．２ ｍｍのレンズのアレイを作ることが
できると報告きれているが（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｅｔ
ｔ、 １７ （１９８１） ４５２ ）、これとても５
００〜６００°Ｃの高温で処理することには変りがなく
、作業性の点で好ましくない。
処理時間を短縮して生産性を高める別法としては、特開
昭５８−１１７５０１号公報記載の如く、金属アルコキ
シドの加水分解を利用したゾルゲル法でマイクロポーラ
スシリフオームを作成し、これを基板に用いる方法がめ
る。しかしながら、この方法を用いても同公開公報の実
施例に見られるように、処理温度６００℃で溶融塩に浸
漬する方法では処理時間を２０〜２５時間に短縮できる
に過ぎず、相変らず高温処理、を必要とする。これに加
えて、ゾルゲル法によって調製したマイクロポー２スゾ
リフオームは、ゲルの焼成条件などによってその細孔分
布が微妙に変化し、安定な細孔特性が得られないばかり
か、機械的強度が低いために溶融塩を部分的に浸透させ
た後の無孔化の過程でしばしば破壊する欠点がおる。
昭５８−１１７５０１号公報記載の如く、金属アルコキ
シドの加水分解を利用したゾルゲル法でマイクロポーラ
スシリフオームを作成し、これを基板に用いる方法がめ
る。しかしながら、この方法を用いても同公開公報の実
施例に見られるように、処理温度６００℃で溶融塩に浸
漬する方法では処理時間を２０〜２５時間に短縮できる
に過ぎず、相変らず高温処理、を必要とする。これに加
えて、ゾルゲル法によって調製したマイクロポー２スゾ
リフオームは、ゲルの焼成条件などによってその細孔分
布が微妙に変化し、安定な細孔特性が得られないばかり
か、機械的強度が低いために溶融塩を部分的に浸透させ
た後の無孔化の過程でしばしば破壊する欠点がおる。
本発明は上述したような従来の問題点を解消させて、平
板マイクロレンズを短時間で安定に製造１できる方法を
提案するものであって、さらに詳しくは、連通細孔を有
する板状多孔質ガラス体を基栃に使用し、特開昭５１−
１２６２０７号公報に教示された分子スタッフインク法
を利用して平板マイクロレンズを製造するものである。
板マイクロレンズを短時間で安定に製造１できる方法を
提案するものであって、さらに詳しくは、連通細孔を有
する板状多孔質ガラス体を基栃に使用し、特開昭５１−
１２６２０７号公報に教示された分子スタッフインク法
を利用して平板マイクロレンズを製造するものである。
すなわち、本発明に係る平板マイクロレンズの製造方法
は、連通細孔を有する板状多孔質ガラス体の光面に、複
数個の微小開口を有するマスクを密着させ、このマスク
の微小開口を通してドー、ｅントの水性、亙液を多孔質
ガラス体内に浸透させた後、ドーパントがガラス体内で
濃度勾配が形成するようドーパントを細孔内に析出させ
、次いでこの多孔質ガラス体をマスクから外して乾燥し
、しかる後熱処理を栴して細孔をつぶすことを特徴とす
る。
は、連通細孔を有する板状多孔質ガラス体の光面に、複
数個の微小開口を有するマスクを密着させ、このマスク
の微小開口を通してドー、ｅントの水性、亙液を多孔質
ガラス体内に浸透させた後、ドーパントがガラス体内で
濃度勾配が形成するようドーパントを細孔内に析出させ
、次いでこの多孔質ガラス体をマスクから外して乾燥し
、しかる後熱処理を栴して細孔をつぶすことを特徴とす
る。
進んで本発明を図面にそってさらに具体的に説明する。
まず分相し得る板状の硼珪酸塩ガラスを所定の条件で熱
処理することにより、Ｓｉｎ、に富んだ相とアルカリ金
属酸化物及びＢ２０．に富んだ相に分相させる。次にこ
のガラス板を塩酸、硫酸、硝酸などの酸を含む水溶液で
処理してアルカリ金属酸化物及びＢ、０３に富んだ酸易
溶相を溶出させることにより、Ｓｉｎ、に富んだ相を骨
格としだ連通細孔を有する板状の多孔質ガラス体を得る
。しかる後、第１図及び第２図（ａ）に示す如く、多孔
質ガラス体（１１の表面に、複数個の微小開口（２）ヲ
有するマスク（３）を密瘤させる。この場合のマスクは
金属もしくは金属酸化物の膜又はプラスチックの膜など
を、多孔質ガラス体表面に接着するか、あるいはスパッ
ターなどの方法で蒸着するかして設けることができる。
処理することにより、Ｓｉｎ、に富んだ相とアルカリ金
属酸化物及びＢ２０．に富んだ相に分相させる。次にこ
のガラス板を塩酸、硫酸、硝酸などの酸を含む水溶液で
処理してアルカリ金属酸化物及びＢ、０３に富んだ酸易
溶相を溶出させることにより、Ｓｉｎ、に富んだ相を骨
格としだ連通細孔を有する板状の多孔質ガラス体を得る
。しかる後、第１図及び第２図（ａ）に示す如く、多孔
質ガラス体（１１の表面に、複数個の微小開口（２）ヲ
有するマスク（３）を密瘤させる。この場合のマスクは
金属もしくは金属酸化物の膜又はプラスチックの膜など
を、多孔質ガラス体表面に接着するか、あるいはスパッ
ターなどの方法で蒸着するかして設けることができる。
次にマスクの微小開口（２）ヲ通してドーノセントの水
性溶液を１００℃前後の温度で多孔質ガラス体内に浸透
させて、ドーパントをガラス細孔内に部分的に充填する
。この時のドーパントの細孔内への拡散速度は、ＣｓＮ
Ｏ３あるいはＴｌＮＯｓを用いた場合、約１０−” ｃ
ｍ’／ ｓｅｃでるり、イオン交換法を用いた場合の拡
散速度Ｄ ＝ ４ Ｘ １０−” ｃｍ”／５ｅｅ（Ｊ
ａｐａｎ Ｊ、 Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、２０ ［４］
Ｌ ２９６（１９８１） 参照）と比較して５桁も拡
散速度が太きく、従って処理時間は大幅に短縮され、数
拾分間で充分に屈折率分布を得ることができる。さらに
ドーパントの拡散過程が従来の５００〜６００℃という
高温に比べて１００℃前後で行なわれるので、マスク材
料に格別の耐熱性や耐久性がめられることがなく、マス
ク材料を自由に選べる利点がある。ガラス体に屈折率分
布を付与するためのドーノセントとしてＣよ、上記した
Ｃ ｓ ＮＯ８、ＴｌＮ０．の外、特開昭５１−１２６
２０７号公報に屈折率修正成分（ドー、ｅント）として
紹介されている金属化合物が本発明でも使用可能である
。
性溶液を１００℃前後の温度で多孔質ガラス体内に浸透
させて、ドーパントをガラス細孔内に部分的に充填する
。この時のドーパントの細孔内への拡散速度は、ＣｓＮ
Ｏ３あるいはＴｌＮＯｓを用いた場合、約１０−” ｃ
ｍ’／ ｓｅｃでるり、イオン交換法を用いた場合の拡
散速度Ｄ ＝ ４ Ｘ １０−” ｃｍ”／５ｅｅ（Ｊ
ａｐａｎ Ｊ、 Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、２０ ［４］
Ｌ ２９６（１９８１） 参照）と比較して５桁も拡
散速度が太きく、従って処理時間は大幅に短縮され、数
拾分間で充分に屈折率分布を得ることができる。さらに
ドーパントの拡散過程が従来の５００〜６００℃という
高温に比べて１００℃前後で行なわれるので、マスク材
料に格別の耐熱性や耐久性がめられることがなく、マス
ク材料を自由に選べる利点がある。ガラス体に屈折率分
布を付与するためのドーノセントとしてＣよ、上記した
Ｃ ｓ ＮＯ８、ＴｌＮ０．の外、特開昭５１−１２６
２０７号公報に屈折率修正成分（ドー、ｅント）として
紹介されている金属化合物が本発明でも使用可能である
。
ドーパントが部分的に充填された多孔質ガラス板は、次
いでエチルアルコールあるいはメチルアルコールなどの
ドーパントの溶解度の低い溶媒、に低温で浸漬されるこ
とによって、細孔内のドー、ｅントは濃度勾配を形成し
て析出するので、第２図（ｂ）に示す如く、ドーパント
が濃度勾配をもって拡散した部分（４）を有する多孔質
ガラス体（１１を得ることができる。従って、この多孔
質ガラス体からマスク（３）を外してガラス体を乾燥し
、さらに８００〜９００”Ｃで熱処理して細孔金つぶす
ことにより、第３図に示すような屈折率分布型のマイク
ロレンズ（５）が透明ガラス板（６）に配列した平板レ
ンズアレイを製造することができる。
いでエチルアルコールあるいはメチルアルコールなどの
ドーパントの溶解度の低い溶媒、に低温で浸漬されるこ
とによって、細孔内のドー、ｅントは濃度勾配を形成し
て析出するので、第２図（ｂ）に示す如く、ドーパント
が濃度勾配をもって拡散した部分（４）を有する多孔質
ガラス体（１１を得ることができる。従って、この多孔
質ガラス体からマスク（３）を外してガラス体を乾燥し
、さらに８００〜９００”Ｃで熱処理して細孔金つぶす
ことにより、第３図に示すような屈折率分布型のマイク
ロレンズ（５）が透明ガラス板（６）に配列した平板レ
ンズアレイを製造することができる。
本発明はさらにｆＪ４図に示すような円柱状マイクロレ
ンズアレイの製造にも応用することができ、本発明の方
法によれば、従来６００ ’Ｃで４０時間程度かかった
ドーパント拡散工程を数拾分に短縮することが可能であ
る。
ンズアレイの製造にも応用することができ、本発明の方
法によれば、従来６００ ’Ｃで４０時間程度かかった
ドーパント拡散工程を数拾分に短縮することが可能であ
る。
実施例
重ｔ％でＳ ｒＯｓ ５４．５０ 、 ＢｔＯｓ ３４
−３０％Ｎａ、Ｏ５，２０及びに、０６、Ｏからなるガ
ラスを１４５０℃で３時間溶解し、溶解中に約１時間攪
拌して鋳型に流し込み、５８０℃で１時間保持した後、
炉中で放冷してガラスブロックを得た。このブロックか
ら切り出した厚さ４ ｍｍ、幅４Ｑｍｍ、長さ４０ｍｍ
のガラス板を５４０℃で１２０時間熱処理して分相させ
た。次に分相したガラス板を１．５ＮのＨ，３０，水溶
液中１００℃の温度にて１２〜２４時間処理し、多孔質
ガラス板を得た。
−３０％Ｎａ、Ｏ５，２０及びに、０６、Ｏからなるガ
ラスを１４５０℃で３時間溶解し、溶解中に約１時間攪
拌して鋳型に流し込み、５８０℃で１時間保持した後、
炉中で放冷してガラスブロックを得た。このブロックか
ら切り出した厚さ４ ｍｍ、幅４Ｑｍｍ、長さ４０ｍｍ
のガラス板を５４０℃で１２０時間熱処理して分相させ
た。次に分相したガラス板を１．５ＮのＨ，３０，水溶
液中１００℃の温度にて１２〜２４時間処理し、多孔質
ガラス板を得た。
この多孔質ガラス板にス／ぐツタ−法でＱ、 ５ ｍｍ
の孔を有するＳ ｉＯｔマスクを蒸着し、これを１００
−の水に対して１２０ｇのＣｓＮ０．を溶解した１００
℃の溶？ｉｋに３０分シフＩ！シてＣｓ ＮＯ３を部分
的に多孔質中に拡散させた後、次いで０°Ｃのエタノー
ル溶液に３時間浸漬してドーパントを細孔中に析出させ
、さらに室温で１日保持して乾燥し、エタノールを４；
ｉｔ発１せた。しかる後にこのガラス板を９００℃の温
度で６時間熱処理して細孔をつぶすことにより、厚さ３
．６ ｍｍ１幅３５ｍｍ、長さ３５ｍｍの板上に径３
ｍｍ 、屈折率差０．０２５のマイクロレンズを作るこ
とができた。
の孔を有するＳ ｉＯｔマスクを蒸着し、これを１００
−の水に対して１２０ｇのＣｓＮ０．を溶解した１００
℃の溶？ｉｋに３０分シフＩ！シてＣｓ ＮＯ３を部分
的に多孔質中に拡散させた後、次いで０°Ｃのエタノー
ル溶液に３時間浸漬してドーパントを細孔中に析出させ
、さらに室温で１日保持して乾燥し、エタノールを４；
ｉｔ発１せた。しかる後にこのガラス板を９００℃の温
度で６時間熱処理して細孔をつぶすことにより、厚さ３
．６ ｍｍ１幅３５ｍｍ、長さ３５ｍｍの板上に径３
ｍｍ 、屈折率差０．０２５のマイクロレンズを作るこ
とができた。
第１図は表面にマスクを密着させた板状多孔質ガラス体
の斜視図、第２図の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明
方法の工程説明図、第３図は本発明の方法で得た平板マ
イクロレンズの断面図、第４図は円柱状マイクロレンズ
アレイを製造する場合の説明図である。 （１）：板状多孔質ガラス体 ＋２）：マスクの微小開
口（３）：マスク （４）： ドーパント拡散部（５）
：屈折率分布型のマイクロレンズ（６）：透明ガラス板 株式会社 保 谷 硝 子 代理人 朝 倉 正 幸
の斜視図、第２図の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明
方法の工程説明図、第３図は本発明の方法で得た平板マ
イクロレンズの断面図、第４図は円柱状マイクロレンズ
アレイを製造する場合の説明図である。 （１）：板状多孔質ガラス体 ＋２）：マスクの微小開
口（３）：マスク （４）： ドーパント拡散部（５）
：屈折率分布型のマイクロレンズ（６）：透明ガラス板 株式会社 保 谷 硝 子 代理人 朝 倉 正 幸
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 連通細孔を有する板状多孔質ガラス体の表面に、
複数個の微小開口を有するマスクを密着させ、このマス
クの微小開口を通してドーパントの水性溶液を多孔質ガ
ラス体内に浸透させた後、ドーノセントがガラス体内で
傾度勾配を形成するようドーパント’を細孔内に析出さ
せ、次いでこの多孔質ガラス体をマスクから外して乾燥
し、Ｌ２かる後熱処理を施してＡ’ｌ［ｌ孔をつぶすこ
とを特ｔ；にとする平板マイクロレンズの製造方法。 ２、 連；Ｉ′ｆ１ｎ：ｌＩＪ孔を有する多孔Ｔ［ガラ
スの前駆′吻が分相ＥＪ能万々硼珪１ｔλ塙ガラスろる
特許請求の範囲用１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18440683A JPS6076701A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 平板マイクロレンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18440683A JPS6076701A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 平板マイクロレンズの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6076701A true JPS6076701A (ja) | 1985-05-01 |
Family
ID=16152607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18440683A Pending JPS6076701A (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 平板マイクロレンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6076701A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5160358A (en) * | 1989-03-31 | 1992-11-03 | Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc. | Process for producing silica glass plate having controlled refractive index distribution |
| CN106896428A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-06-27 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 平面透镜的制备方法 |
-
1983
- 1983-10-04 JP JP18440683A patent/JPS6076701A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5160358A (en) * | 1989-03-31 | 1992-11-03 | Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc. | Process for producing silica glass plate having controlled refractive index distribution |
| CN106896428A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-06-27 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 平面透镜的制备方法 |
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