JPS61240201A - フレネルレンズ - Google Patents
フレネルレンズInfo
- Publication number
- JPS61240201A JPS61240201A JP8158285A JP8158285A JPS61240201A JP S61240201 A JPS61240201 A JP S61240201A JP 8158285 A JP8158285 A JP 8158285A JP 8158285 A JP8158285 A JP 8158285A JP S61240201 A JPS61240201 A JP S61240201A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- dopant
- lens
- refractive index
- layer
- Prior art date
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- Pending
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、表面が平坦であって７レネルレンズ作用をも
つ新規な光学素子に関する。
つ新規な光学素子に関する。
７レネルレンズは周知の如く第７図に示すように、透明
基板１０の片面側に断面が鋸歯型の突条／／を、同心円
環状に多数形成するとともに、突条ｌ／の傾斜角を中心
から外周に向けて順次変化させた構造となっていて、こ
の突条／ｌに入射した光線は、半径方向の入射位置によ
って異なる突条面の傾斜角に応じた屈折角をもって屈折
するため、全体として球面レンズと同等の集光あるいは
発散のレンズ作用をもつ。また突状／／の断面形状とし
ては第、ｒ図に示すように四辺形のものもある。そして
光線屈折突条／ｌは、高精密度が要求されないあるいは
大型のレンズでは基板１０の表面の成形で設けられるが
、高い形状精度が要求される用途のレンズでは例えばレ
ジスト膜など基板に付着させた膜物質をパターニングす
ることにより、上記突条／ｌを形成する。
基板１０の片面側に断面が鋸歯型の突条／／を、同心円
環状に多数形成するとともに、突条ｌ／の傾斜角を中心
から外周に向けて順次変化させた構造となっていて、こ
の突条／ｌに入射した光線は、半径方向の入射位置によ
って異なる突条面の傾斜角に応じた屈折角をもって屈折
するため、全体として球面レンズと同等の集光あるいは
発散のレンズ作用をもつ。また突状／／の断面形状とし
ては第、ｒ図に示すように四辺形のものもある。そして
光線屈折突条／ｌは、高精密度が要求されないあるいは
大型のレンズでは基板１０の表面の成形で設けられるが
、高い形状精度が要求される用途のレンズでは例えばレ
ジスト膜など基板に付着させた膜物質をパターニングす
ることにより、上記突条／ｌを形成する。
上記従来構造では、突条ｌ／が精細なものであったり、
付着膜のパターニングで突条が形成されている場合は、
突条が破損あるいは脱落し易く耐久性が悪いという問題
があった。
付着膜のパターニングで突条が形成されている場合は、
突条が破損あるいは脱落し易く耐久性が悪いという問題
があった。
また付着した汚れを除去するのが困難で、取り扱い及び
保守が面倒であるという問題もあった。
保守が面倒であるという問題もあった。
上記従来の問題点を解決する本発明の７レネルレンズは
、表面が平坦な透明基板中に、屈折、率が他部分と異な
る領域を同心円環状に且つ中心から外周に向けて順次幅
を変えて埋め込み形成して構成される。
、表面が平坦な透明基板中に、屈折、率が他部分と異な
る領域を同心円環状に且つ中心から外周に向けて順次幅
を変えて埋め込み形成して構成される。
本発明の７レネルレンズは、基板中に埋め込まれている
異屈折率領域が従来の７レネルレンズにおける突条と同
等のレンズ作用をもち、且つ表面が平坦であるため従来
のようにレンズ作用突条の破損、脱落といった問題もな
く、耐久性が極めて高く、シかも清掃も非常に容易であ
る。
異屈折率領域が従来の７レネルレンズにおける突条と同
等のレンズ作用をもち、且つ表面が平坦であるため従来
のようにレンズ作用突条の破損、脱落といった問題もな
く、耐久性が極めて高く、シかも清掃も非常に容易であ
る。
以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳述する。
第１図は断面図、第２図は平面図であり、ガラス、セラ
ミクス、半導体、合成樹脂等からなる表面が平坦な透明
基板ｌ内に、７レネルレンズ作用イ 部を一
体に埋め込み形成した構造となっている。
ミクス、半導体、合成樹脂等からなる表面が平坦な透明
基板ｌ内に、７レネルレンズ作用イ 部を一
体に埋め込み形成した構造となっている。
このレンズ作用部は、屈折率が基板の他部分と異なる、
例えば他部分よりも屈折率が△ｎだけ大な高屈折率部２
を、基板面／Ａに平行な面内で同心円環状に間隔をおい
て多数設けて構成されている。
例えば他部分よりも屈折率が△ｎだけ大な高屈折率部２
を、基板面／Ａに平行な面内で同心円環状に間隔をおい
て多数設けて構成されている。
高屈折率部２は、その片面側が基板面／ＡＫ［出してお
り、断面形状は概略四辺形を成していて、その幅Ｗおよ
び間隔は中心部を最大とし、外周に向けて順次減少して
いるとともに、深さｄは一定となっている。
り、断面形状は概略四辺形を成していて、その幅Ｗおよ
び間隔は中心部を最大とし、外周に向けて順次減少して
いるとともに、深さｄは一定となっている。
上記のような高屈折率部λを、半径Ｒｎと（Ｒｎ＋Ｒｎ
＋１）／ ２との間に同心円環状に形成すれば、波長λ
の入射平面波を焦点距離ｆに集光する７レネルレンズを
得ることができる。
＋１）／ ２との間に同心円環状に形成すれば、波長λ
の入射平面波を焦点距離ｆに集光する７レネルレンズを
得ることができる。
ただし、
Ｒｎ−Ｖフ下τｒ ・・・・・（１）であり
、上記高屈折率部コの深さｄは、この部分コと他部分と
の屈折率差をΔｎとして、ｄ−λ／Δｎ ・
・・・・・（２）だけ必要である。
、上記高屈折率部コの深さｄは、この部分コと他部分と
の屈折率差をΔｎとして、ｄ−λ／Δｎ ・
・・・・・（２）だけ必要である。
上記のように基板／中に所定の平面パターンで高屈折率
部２を埋め込み形成するには、一般には基板ｌの屈折率
を増大させるドーパントを基板面の限定された部域から
基板中に拡散させることにより形成することができる。
部２を埋め込み形成するには、一般には基板ｌの屈折率
を増大させるドーパントを基板面の限定された部域から
基板中に拡散させることにより形成することができる。
以下第３図（イ）ないしくニ）に基づいて本発明レンズ
を製作する好適な方法を説明する。
を製作する好適な方法を説明する。
まず第３図（イ）のように、例えばＬｉＮｂＯ３から成
る表面が平坦な基板ｌを準備し、この基板／の表面上に
厚み一様なドーパント層３を設ける。このドーパントと
しては、基板／がＬｉＮｂＯ３であればＴｉｓガラス基
板であればＡｇ＋Ｃｕ、Ｔ１等を使用することができる
。
る表面が平坦な基板ｌを準備し、この基板／の表面上に
厚み一様なドーパント層３を設ける。このドーパントと
しては、基板／がＬｉＮｂＯ３であればＴｉｓガラス基
板であればＡｇ＋Ｃｕ、Ｔ１等を使用することができる
。
次にこのドーパント層３上にネガ型電子線レジストａｌ
ｌを設ける。そしてこのレジスト層ゲのうち、得ようと
する高屈折率部λの平面パターンに相当する部分、すな
わち（１）式からＲｎを求め、Ｒｎ ＜ Ｒ＜ （Ｒｎ
＋Ｒ１−４−１）／ ２ ｆ）部分ラミ電子線ｒ露光ｔ
。
ｌを設ける。そしてこのレジスト層ゲのうち、得ようと
する高屈折率部λの平面パターンに相当する部分、すな
わち（１）式からＲｎを求め、Ｒｎ ＜ Ｒ＜ （Ｒｎ
＋Ｒ１−４−１）／ ２ ｆ）部分ラミ電子線ｒ露光ｔ
。
た後現像する。これにより、第３図（ロ）に示すように
、レジスト層は円心円環状にドーパント層３上に残留す
る。
、レジスト層は円心円環状にドーパント層３上に残留す
る。
次に周知のエツチング法、例えばパッ７アード弗酸によ
るウェットエツチングにより、レジスト層ｔで覆われて
いない露出ドーパント層を除去し、しかる後レジスト層
を除去する。
るウェットエツチングにより、レジスト層ｔで覆われて
いない露出ドーパント層を除去し、しかる後レジスト層
を除去する。
上記処理を終えると基板面上には第３図（／−１に示す
ようにドーパント物質から成る同心円環状の突条３Ａが
形成される。
ようにドーパント物質から成る同心円環状の突条３Ａが
形成される。
次に、上記のドーパント突条３Ａを拡散源としてドーパ
ント物質を基板内に拡散させる熱処理を施す。−例とし
てＬｉＮｂＯ３基板上にドーパント層としてＴｉ膜を設
け、これをアルゴンと酸素の混合ガス雰囲気中で１００
０°Ｃ，１０時間熱処理する。
ント物質を基板内に拡散させる熱処理を施す。−例とし
てＬｉＮｂＯ３基板上にドーパント層としてＴｉ膜を設
け、これをアルゴンと酸素の混合ガス雰囲気中で１００
０°Ｃ，１０時間熱処理する。
上記の拡散処理で円環状のドーパント突条３Ａから基板
内にドーパントが拡散し、突条３Ａの直下の基板内には
ドーパントの濃度分布に応じた高屈折率部λが同心円環
状に形成される。
内にドーパントが拡散し、突条３Ａの直下の基板内には
ドーパントの濃度分布に応じた高屈折率部λが同心円環
状に形成される。
第を図に本発明の他の実施例を示す。
本例は基板内に形成する高屈折率部２を、基板深部側に
向けて鋸歯状に突出する断面形状としたものであり、そ
の鋸歯の形状は周知の７し不ルレに従って鋸歯斜面傾斜
角が中心から外周に向けて順次大となる。つまり幅が小
となる形状にしてあ以上のように基板内に鋸歯状の高屈
折率部を形よび電子線レジスト層≠を順次積層し、レジ
スト層≠を電子線！で露光した後現像する。この電子Ｍ
Ｍ光に当り、ドーズ量を第３図に示す鋸歯断面に対応さ
せて変イビさせる。すなわち、鋸歯の先端に相当する部
分では電子線強度を高めるとともに、鋸歯斜面に相当す
る部分では中心に向けて強度を順次別める。
向けて鋸歯状に突出する断面形状としたものであり、そ
の鋸歯の形状は周知の７し不ルレに従って鋸歯斜面傾斜
角が中心から外周に向けて順次大となる。つまり幅が小
となる形状にしてあ以上のように基板内に鋸歯状の高屈
折率部を形よび電子線レジスト層≠を順次積層し、レジ
スト層≠を電子線！で露光した後現像する。この電子Ｍ
Ｍ光に当り、ドーズ量を第３図に示す鋸歯断面に対応さ
せて変イビさせる。すなわち、鋸歯の先端に相当する部
分では電子線強度を高めるとともに、鋸歯斜面に相当す
る部分では中心に向けて強度を順次別める。
このように電子線ドーズ量に分布をもたせて露光し現像
すると、ドーパント層３上にはレジスト層ｑが第３図の
鋸歯型突条に残留する。
すると、ドーパント層３上にはレジスト層ｑが第３図の
鋸歯型突条に残留する。
次にこの面に対して、周知のＲＩＥやＲＩＢＥ等のエツ
チングを施せば、レジスト層の薄い部分ではドーパント
層が相対的に高速でエツチング除去され、レジスト層の
厚い部分ではエツチング速度が遅いため、上記のエツチ
ングの後に第６図（／→に示すように基板上には断面が
鋸歯型の同心円環状のドーパント突条３が形成される。
チングを施せば、レジスト層の薄い部分ではドーパント
層が相対的に高速でエツチング除去され、レジスト層の
厚い部分ではエツチング速度が遅いため、上記のエツチ
ングの後に第６図（／→に示すように基板上には断面が
鋸歯型の同心円環状のドーパント突条３が形成される。
次に前述した如き拡散処理を施すと、突条３の厚みが大
な部分では多量のドーパントが基板内に拡散し、厚みの
小な部分では相対的に拡散ドーパント量が少ないので、
第６図（ニ）に示すように基板内には、上記ドーパント
突条３を反転させた断面が鋸歯型で同心円環状の高屈折
率部２が形成される。
な部分では多量のドーパントが基板内に拡散し、厚みの
小な部分では相対的に拡散ドーパント量が少ないので、
第６図（ニ）に示すように基板内には、上記ドーパント
突条３を反転させた断面が鋸歯型で同心円環状の高屈折
率部２が形成される。
以上の実施例では、７レネルレンズ作用部２を他部分よ
りも高屈折率としたが、用途によっては低屈折率として
もよい。
りも高屈折率としたが、用途によっては低屈折率として
もよい。
本発明によれば基板面に埋め込み形成した異屈折率部分
が７レネルレンズ作用をもち、従来と同様のレンズ効果
が得られると同時に、表面が平坦であるため、従来のよ
うに突条が破損、剥離するといったこともなく優れた耐
久性が得られる。
が７レネルレンズ作用をもち、従来と同様のレンズ効果
が得られると同時に、表面が平坦であるため、従来のよ
うに突条が破損、剥離するといったこともなく優れた耐
久性が得られる。
第１図、第一図は本発明の一実施例を示すそれぞれ断面
図および平面図、第３図（イ）ないしく二）は上記実施
例のレンズを製作する方法の一例を段階的に示す断面図
、第７図は本発明の他の実施例を示す断面図、第５図は
鋸歯状７レネルレンズの断面形状を示すグラフ、第６図
（イ）ないしくニ）は第ψ図のレンズを製作する方法の
例を段階的に示す断面図、第７図および第ｇ図は従来の
７レネルレンズを示す断面図である。 ／・・・・・・基 板 ２・・・・・・高屈折率部（７
レネルレンズ作用部） ３・・・・・・ドーパント層ｌ
・・・・・・レジスト層 ！・・・・・・電子線第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 ψ 第６図 第７図 第８図 Ｉ 手続補正書 昭和６０年６月夕日 特許庁長官殿 １・ｊ：■／ 事
件の表示 特願昭６０−ざ７３ｇ２号 特公昭 −号 一７発明の名称 ７しネルレンズ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府大阪市東区道修町４丁目８番地名称 （
ｌθθ）日本板硝子株式会社 代表者 刺 賀 信 雄 Ｚ代理人 ２ 補正の内容 （１）明細書第乙頁第１♂行に「２ｎπ」とあるのを「
！π」と補正する。 （２）歯面中の第１Ｉ図、第３＠、第３図、第７図を別
紙の通り補正する。 第４図 第５図 ψ ｆ□ｙＲ２／ｘｆ□２ｖ 第６図 第７図
図および平面図、第３図（イ）ないしく二）は上記実施
例のレンズを製作する方法の一例を段階的に示す断面図
、第７図は本発明の他の実施例を示す断面図、第５図は
鋸歯状７レネルレンズの断面形状を示すグラフ、第６図
（イ）ないしくニ）は第ψ図のレンズを製作する方法の
例を段階的に示す断面図、第７図および第ｇ図は従来の
７レネルレンズを示す断面図である。 ／・・・・・・基 板 ２・・・・・・高屈折率部（７
レネルレンズ作用部） ３・・・・・・ドーパント層ｌ
・・・・・・レジスト層 ！・・・・・・電子線第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 ψ 第６図 第７図 第８図 Ｉ 手続補正書 昭和６０年６月夕日 特許庁長官殿 １・ｊ：■／ 事
件の表示 特願昭６０−ざ７３ｇ２号 特公昭 −号 一７発明の名称 ７しネルレンズ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府大阪市東区道修町４丁目８番地名称 （
ｌθθ）日本板硝子株式会社 代表者 刺 賀 信 雄 Ｚ代理人 ２ 補正の内容 （１）明細書第乙頁第１♂行に「２ｎπ」とあるのを「
！π」と補正する。 （２）歯面中の第１Ｉ図、第３＠、第３図、第７図を別
紙の通り補正する。 第４図 第５図 ψ ｆ□ｙＲ２／ｘｆ□２ｖ 第６図 第７図
Claims (1)
- 表面が平坦な透明基板中に、屈折率が他部分と異なる領
域を同心円環状に且つ中心から外周に向けて順次幅を変
えて埋め込み形成して成るフレネルレンズ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8158285A JPS61240201A (ja) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | フレネルレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8158285A JPS61240201A (ja) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | フレネルレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61240201A true JPS61240201A (ja) | 1986-10-25 |
Family
ID=13750309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8158285A Pending JPS61240201A (ja) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | フレネルレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61240201A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025152A1 (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ｄｌｃ膜およびその形成方法 |
-
1985
- 1985-04-17 JP JP8158285A patent/JPS61240201A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025152A1 (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ｄｌｃ膜およびその形成方法 |
| US7466491B2 (en) | 2004-08-31 | 2008-12-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | DLC film and method for forming the same |
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