JPS6126535A - 分布屈折率平板マイクロレンズの製造法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明はぼ半球状または半円柱状の屈折率分布領域を
有する分布屈折率平板マイクロレンズの製造法に関する
ものである。

［従来の技術］ 分布屈折率平板マイクロレンズは、基板内に放射状に低
下覆る屈折率分布領域が形成されており、例えば入射平
行光線を一点また線状に集光することができる。このよ
うなマイクロレンズは両面が平面であるため、一般的な
球面や非球面レンズに比べ１加工が容易であり、しかも
−・枚の基板内に多数のレンズを一度に作製することが
可能である等、ロンド形屈折率分布レンズに比べても多
くの利点を有しているものである。

このような分布屈折率平板マイクロレンズの従来の製造
法としては、イオン交換法が知られている。この製造法
はガラス基板を素材として使用し、このガラス基板内の
アルカリイオンと溶融塩中のイオンとの相互拡散によっ
て所要の屈折率分布領域を形成するものである。すなわ
ち、ガラス基板の表面に、アルカリイオンに対して不透
性の膜を、円形またはスリット状の開口部をもったマス
クとして着け、これをガラスの屈折率への寄与の大きな
イオンを含む溶融塩中に浸漬する。こうすることにより
、ガラス基板内のアルカリイオンと溶融塩中のイオンが
マスクの開口部を通して相互拡散］７、ガラス草根内に
半球状またＧ、４１￥円÷１状イＡンの１１ａ葭分イｔ
ｉ領域が形成されろとい）０のＣある。

そ（）（このようなイオンの相Ｉ４拡散による分布屈折
率ｊ１４板ンイクロレンズの製造法に１３いて、駐機ガ
ラス材料とし−（は１３に７等の硼硅酸ガラスが用い［
）れ、またｉ！′！ｌｆｉ＋口ｆｊ率の５イオン成分と
じＣは、タリウムイオンが用いられ（いた。Ｊの場合た
とＡハ（’　Ｒ’Ｊ　（（。手技法Ｖｏｆｆ　、８３　
Ｎｏ、２９９　Ｐ９　）にＪ、れは、（オン交換時のタ
リウムイオンの拡散係数は５．２Ｘ１０　　　ｅｘＰ　
（４，１ｅ／ｃ　　）　ｍ／ｓｅｃであり、（ｒｆられ
たｈＴ）　Ｊｆ’ｉ　ｌ差ＧＪＳ、Ｍ　Ｉ　５ＡＷＡら
（月）ｎ、、、ｉ、ＡＬＩＤｌ、Ｐｌ＋ＶＳ、９（１９
８２１１５８９）　ｋ−よれば０．０７８Ｙ・ある（−
どが報じられＣいる。１しかし’ｃＬがらタリウムは市
性が強く、その取扱いが勤しいとい・う問題点があ・）
Ｉｊ、　、。

］発明の［１的１ このブＬ１す１は（二のよう４本従来の問題Ｉ：よｉ：
　ｉ　［＋　ｂ　Ｔなされ１．〜もの（゛、高屈折率を
４−）１．”１３ツイＡンとしてはタリウｌ＼、Ｊ、り
も拡散が速く、か′つ毒性の弱い銀イオンを用いるとと
しに、基扱ガラス材料ノーシＣは、（Ｘの銀イオンを導
入しくｂ−１目イド状の銀による７１色が４１−じない
リンＦｌ！２塩万）スを用いるに−どにＪ、す１ゴ記問
題魚を一解決りる（二どを［１的と（〕（いる。

Ｆ問題５”ｎｔ’＝−解決するｌｃ−めの１一段１この
発明Ｇ５１、軟状のリン酸塩ガラ、べ体に円またはスー
ツｌ−状の聞［］部を右りるマスクを付着したのｔ）、
（これを銀イオンを含む溶融塩中に浸漬し、ｌスフ聞し
一１部を通じτガラス体中のアルカリイオンと溶Ｐ＆塩
中の銀イオンとのイオン交換を行ない、ガーノス体に銀
イオンの′ａＩ度分布に起因ケる半球状まｌこはコ１′
円打状の屈折率分布領域を形成−する１とを特徴とし−
（いる。

以ト、この発明を図面を参照しく説明用る。１まず第１
図１ｍ　；Ｊ”ｚ　ｔようにリン酸塩ガーノス基板１の
表面に円形あるいはスリット状の開［１部２ａを有し、
かつイオンに対し、不透性のマスク２を着ける。

マスク材料とし−Ｃはｆタン膜等を用いることができる
。次いでＬＴ、　ｔｔ　’ｔｏ鉗イＡイオ含む溶融塩（
硝酸塩や硫酸塩４１ど）中に・定淘磨で一定［、）間浸
泊し、ガラ、ス駐機１内のに１やＮ１などのノ’）レカ
リ、イオンと溶融地中の銀イオンとのイオン交換りｉｉ
なう、。

どのイオン交換処理（３−より、リン酸塩ガラス基板１
内（、第２図Ｊヌ、１、び第３図１−小づ、１、う（１
：半球状または半円杆状の屈折十分イｌｉ領域３．べた
形成されて分イ１ｉｌｉｉｌ析゛ｒ甲板／フイク［ルン
スを作製りることか（さる、。

ガラス基根１　、！　Ｌ、−（例λ−ば中量％−Ｃ１−
’　？０　！。

４８％、Ｎ　ａ　２０　２０％、Ｋ？０９％、Ｎい？０
　！、　　１５％を含む組成、の刀−メス４用いＩこと
さ、温石２８５℃Ｃ・の銀イＡ］の拡散係数は１６０　
Ｘ４０　　　ｅｘｐ、（３，３４，ｃ／ｃｏ）Ｗｌ、′
５ｅｃ（あり、まｌ、−得（）れる屈折率ｉ；Ｌ、　　
０．２１　である。、（■の拡１１９．係数おｄ、び屈
１！ｉψ差は、前述した従来のｆ３　Ｋ　７硼硅酸ガ、
ノスにタリウムイオン４拡散さｖｋ場合の値Ｊ比較しく
伺れり９人である３、イしくこのブＬ明ではリン酸１晶
刀ノスを用い−ＣいるのＣ１ｔＴ−十１１Ｊ竹Ｓイ４ン
を導入し・ても■１［；イド状の銀にＪ、る右仔１．が
牛・ｒるどい゛う（二とがイ本い。囚みＩＪＴＬｉ　ｒ
Ｉｆｆ塩〕Ｊラスに銀ｒＡ″７４導入１すると一般１．
．−ｉ　１　ＩＩイ１〜状の銀（によ０ン１ｆ′／１、
が／Ｉ　Ｌｌ　、ｊＮいという問題が〈１．しる。

４１４図（／Ｘ）、（１１１３＋　１ｌ−１−）ホの、
１、＞　ｋ−１，／　Ｃ形成されに、　ｔｉｉ１１１７
　’＜ζ分イ１）領域３．４１ＣＪｊいて屈折率Δ「）
が敢躬状に低トしＣいる條ｒを示し、でいる、１また同
図（−１７−でり（ルンズｋＪ、す、人用平（ｊ光線４
）が一点４、Ｉ、″は線状に一集光される様ｆも小ｌ、
２τいる、。

［発明の効果１ （−の発明（４−よ４０よ、拡散係数が人さく、かつ屈
折率差の人イ禾る／ｉＪ目Ｊ’を重分イ＋ｉ領域が得１
うれイ）のＣ１製Ｉ；に−ｊ′ｊ：（Ｊる１５〜間が）
、０縮されるとともに、聞［ＴＩ数の人さ／Ｉ：／（り
１１１ノンズがＶｌられる５、さらドー市竹の弱い銀イ
オンを用いているのでイの取扱い士困ガｌをで１する（
−どが４ｊ゛いという効果が得られる。

「実施例ｊ） Φ吊％Ｃ゛Ｐ２０！、４８％、Ｎａ２０２０％、Ｋ２０
　９％、　−Ｔ’　ｉ　０２　１５％を含むガラスを１
２００℃（溶１＄　Ｌ　／、：　）ち、ル１き５ｍｍ、
１４ｊ　２０　ｍ　ｍの根１人にじ（Ｔｉ１ｌ磨：Ｉｌ
］　’１．．．’　１．、、ガラスもＬ板とした。この
駐機の両面（、＝！スクＩＡ利どしく真空蒸石にＪ、す
、１，５μｍの１９さｔ、Ｊ、　’ｆタン膜をつりｌｃ
−のら、その月面にフＡトリソゲラフイーの手法を用い
て０．３６ｍｍ幅のスリット状の間口部を形成した。こ
れを重量％ではＡｑＮ０３４０％、ＫＮＯ３６０％の溶
融塩中に３５０℃で５０時間浸漬し、イオン交換を行な
った。イオン交換数チタンマスクを除去し、基板表面を
再び研磨することにより、第３図に示１ような幅１．６
０ｍｍ深さ０．７５ｍｍのほぼ半円筒状に屈折率差０２
１の屈折率分布領域を有し、焦点距−（が２．２５ｍｍ
の分布屈折率平板マイク［ルンズを得た。

［実施例２］ 実施例１と同相成のガラス基板を用い、チタンのンスク
に半径０．２０ｍｍの円形の開口部を形成して重量％で
ＡｇＮＯ３４０％、ＫＮＯ３６０％の溶融塩中で３５０
℃で１０５時間イオン交換を行なった。イオン交換後、
チタンマスクを除去し、球根表面を再度研磨Ｊ−ること
により、第２図に示すようにな半径０．９９ｍｍ　、深
さ０．８３ｍｍのほぼ半球状の屈折率分布領域を有し、
焦点距離が２．４３ｍｎ＋の分布屈折率平板マイクロレ
ンズを得た。

なおこの発明は上記各実施例に限定されるものではない
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る分布屈折率平板マイク［ルンズ
の製造法に適用されるマスクを着けたガラス基板の一例
を示す正面図、第２図および第３図はそれぞれこの発明
で製造されたマイクロレンズの一例を示す斜視図で、第
２図は半球状屈折率分布領域を有するマイクロレンズ、
第３図は半円柱状屈折率分子ｌｉ領領域有するマイクロ
レンズ、第４図へは屈折率が放射状に低下している屈折
率分布領域により、入射平行光線が一点または直線状に
集光される様子を示す正面図、第４図ｔＢｌは屈折率分
布領域内の屈折率分布を示す分布曲線図である。。 １・・・ガラス基板、２・・・マスク、２ａ・・・開口
部、３・・・半球状の屈折率分布領域、４・・・半円柱
状の屈折率分布領域 出　願　人　　株式会社　保谷硝子 式　　理　　人　　　　　朝　　倉　　正　　幸第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 板状のリン酸塩ガラス体に円またはスリット状の開口部
   を有するマスクを付着したのち、これを銀イオンを含む
   溶融塩中に浸漬し、前記開口部を通じてガラス体中のア
   ルカリイオンと溶融塩中の銀イオンとのイオン交換を行
   ない、当該ガラス体に銀イオンの濃度分布に起因する半
   球状または半円柱状の屈折率分布領域を形成することを
   特徴とする分布屈折率平板マイクロレンズの製造法。