JPS6329702A - 多機能レンズ組立体 - 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〕 本発明は、積層構造をもった透明基板の両面にレンズ機
能をはたす部分を形成した複合レンズ系に係り、特にフ
ァクシミリ装置の画像読取りセンサなどに好適な小形で
高開口数のレンズ系に関する。

〔従来の技術〕

ファクシミリ装置の読取りセンサなど各種の情報機器に
おいては、直径が１ｉ以下の、いわゆるマイクロレンズ
を必要とする。

そこで、従来から、このようなマイクロレンズとしては
、第５図に示す平板形レンズが知られている。

この第５図において、１はガラス等の透明材料からなる
平行平面の透明基板で、その両面には適当なプラスチッ
ク材の薄膜部１１．１２が設けられており、これらの薄
膜部１１．１２の中央部で光を通過させる部分に同心円
状のグレーディングを施こし、これによりフレネルレン
ズからなるレンズ部１１１，１２１が形成されている。

なお、この第５図において、（ａ）は凸レンズ系、ら）
は凹レンズ系をそれぞれ構成したものであり、かつ、こ
の場合、レンズ各部の諸元であるＲｒ　＊　ｈａ　＋　
ｂ＋　＋ｈｔ　、　Ｒ＝などは必要とする集光特性によ
って任意に設計される。

ところで、このような平板形レンズにおいて、さらに高
いＮＡ（開口数）のレンズ系を得るためには、第６図に
示すように、上面のレンズ部１１１と下面のレンズ部１
２１の両方の作用で光を絞り込むようにし、かつ、透明
基板１の厚みり、を大きくしてやればよい。このときの
レンズの諸元については、厚肉レンズの式から容易に決
めることができる。

しかしながら、このような平板形レンズによるマイクロ
レンズでは、その製造に、半導体装造用のフォトリンゲ
ラフィブロセスが主として利用されているため、透明基
板１の厚さが小さくて済む低ＮＡの場合には特に問題は
ないが、透明基板１の厚さが大きい高ＮＡのレンズでは
、製造プロセスが雌しくなって製造が困難になってくる
。

そこで、このような高ＮＡの半板形レンズとしては、第
７図に示すように、２枚の透明基板Ｉｌｌ。

１ｂを用い、これらの一方の面にそれぞれレンズ１１１
と１２１を形成した上で、これらを接合面Ｓで接着した
、いわゆる積層形レンズが従来から提案されており、そ
の例を、例えば、光学技術］フタ２５誌、ＶｏＡ！、　
２３．ｓ　１０ｅ１９８５）、６９０〜６９６頁に見る
ことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来例では、一応、積層形レンズについては開示し
ているものの、その接着構造についての具体的な方法や
プロセスについては何も開示しておらず、透過率や接合
強度等の特性や耐環境性、それに組立、調整のプロセス
等、実用上での問題点について充分な配慮がされていな
かった。

本発明の目的は、上記従来例の問題点に充分に対処でき
、製造が容易で光分な高ＮＡ化が可能な積層形レンズを
提供するＫある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、積層形レンズを構成する２枚の透明基板と
して含金属透明材料を用い、かつ、これら２枚の透明基
板の接合面に導電膜を挾み、この導電膜と各透明基板と
の間に電圧を印加して静電接着させることにより達成さ
れる。

〔作　用〕

含金属透明基板を加熱し、導電膜との間に電界を印加す
ることにより基板に含まれる金属イオンが解離、移動し
、両者の界面にイオン聞方が発生する。この状態で冷却
すれば、金ａ４イオンは固定されてイオン聞方が保持さ
れるので両者は強固に接着される。これが静電接着の原
理であるが、被接着面は平担な鏡面であることが必須条
件である故、従来の球面レンズに対しては利用すること
ができなかった。ところが、最近、グレーティングや屈
折率分布形の平板レンズが開発されつつあり、この平面
に導電膜を挾む構造をとれば、複数枚の平板レンズやレ
ンズアレイ板を一度にドライプロセスで接着できるので
精密な位置決めと強度の大きい接着が可能となる。

導電性透明膜を用いれば、その厚みを１μ？ｎ以下と極
めて薄くすることができるので透過率の良い積層形レン
ズが得られる。

接合部に形成する導電性膜の一部を除去し、光が透過す
る領域に偏向、減光フィルタ、変調機能素子を形成する
ことにより、高機能レンズ組立体を作ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明による積層形レンズについて、図示の実施
例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、図において、２は導電膜
であり、その池は第５図ないし第７図の従来例と同じで
ある。

導電膜２は５ｎＣＬ（酸化錫）　ｒ　Ｉｎｓ　Ｏｓ　（
酸化インジウム）、或いはＡＩ＜アンモニウム）などで
形成され、これがＮａ（ナトリウム）、Ｍｇ（マグネシ
ウム）などの金属を含有するガラス、プラスチックなど
の材料からなる２枚の透明基板１ａ、ｌｂＯ間に挾み込
むようにして形成されている。

２枚の透明基板１ａ、１ｂは、第１図に示すよ５に、導
電膜２を挾んで積重ねられた上で所定の温度に加熱され
、所定の電圧を有する直流電源Ｅによって導電膜２を正
電位、各基板１３．１ｂを負電圧とする電圧が印加され
る。この結果、各透明基板１ａ、１ｂに含まれている金
属のイオンが解離、移動し、両者の界面にイオン聞方が
発生する。そこで、この状態で全体を常温に戻せば金属
イオンは固定され、イオン聞方は保持されて透明基板１
ａ、Ｉｔ）は強固に接着される。

このとき、導電膜２が５ｎＯ＝や工ｎｇｏｔのような透
明体であれば、第１図のように全面に膜を形成してもよ
いが、Ａ１等の金属膜を用いる場合には、中央の先が透
過する領域を除く周辺部でだけに膜を形成させ、この部
分だけ接着を行う。

従って、この実施例によれば、１μｍ以下の極めて薄く
形成することができる導電膜２を介するだけで２枚の透
明基板１ａ、ｌｂの強固な接着が得られ、２枚の透明基
板の積層による高ＮＡの平板形レンズを半導体装造用の
フォトリンゲラフィブロセスにより容易に作ることがで
きろ。

また、この実施例によれば、フォトリングラフィの微細
加工技術を利用して製作することができるので、０．１
〜１−という小さい寸法のレンズやレンズアレイを容°
易・に量産でき、上記したファクシミリの他、レーザー
ビームプリンタや光学ヘッド等、情報端末機器用マイク
ロレンズとして有望である。

ところで、以上の実施例では、グレーティングの形成に
よる、いわゆるフレネルレンズ型のマイクロレンズにつ
いて説明したが、本発明は透明基板中に金属イオン濃度
を生成するプロセスによって屈折率分布を形成し、これ
Ｋよりレンズ機能を与えるようＫした、いわゆるＧＲＩ
Ｎレンズによっても実施可能で、このようにした実施例
について第２図及び第３図により説明する。

これら第２図及び第３図において、２ａはＡＩなど不透
明な材料からなる導電膜、２１は導電膜２ａに形成され
ている開口部、２ｂはＳｎ・０．など透明な材料からな
る導′ｆＬ膜である。なお、レンズ部１１１，１２１は
、これら第２因及び第３図では、屈折率分布によって形
成されたものを表わしている。

まず、第２図において、最初、（ａ）　Ｋ示すように開
口部２１を有する導電膜２ａを各透明基板１ａ。

１ｂの各一方の面に設け、次に、この開口部２１から所
定の金属イオンを透明基板１ａ、ｌｂ中に拡散し、これ
により屈折率分布によるレンズ部１１１又は１２１を形
成し、ついで同図（ｂ）に示すように、導゛電膜２ａを
除去する。

次に、（同図（ｃ）に示すように、透明基板の一方、例
えば１ｂの表面に透明材料の導電膜２ｂを形成させ、つ
いで同図（ｄ）に示すように、静電接着して積層形レン
ズを得るのである。

また、第３図の実施例は、開口部２１を有する導電膜２
ａをそのまま残して静電接着したもので、同図（ａ）の
ようにしてレンズ部１１１と１２１を形成したあと、同
図（ｂ）　Ｋ示すように静電接着して積層形レンズを得
るようにしたものである。

なお、このようなＧＲＩＮレンズとしては、上記した金
属イオン濃度の違いにより屈折率分布を作り出すように
しだもの以外にも、透明基板内に局部的な残存応力を形
成し、これにより屈折率分布を生じさせるようにしたも
のも知られており、本発明はこのようなレンズによって
実施してもよいことは言うまでもない。

ところで、以上の実施例は、第４図（ｂ）に示すように
、２枚の平板形レンズＬ、　、　Ｌ、をそのまま積層し
たものとなっている。なお、図中でＢは界面、■は入射
光、０は出射光をそれぞれ表わす。

しかして、本発明は第４図（ａ）　Ｋ示すような態様で
実施してもよい。この（８日こおいて、Ｆは機能性素子
を、そしてＢ、　、　Ｂ、はそれぞれ界面を表わす。

ここで、機能性素子Ｍとしては、偏向素子、フィルタ、
波長板、或いは光変調素子等が考えられ、光変調素子を
用いたときには外部信号Ｍが与えられることになる。

この第４図（ａ）の実施例によれば、単なるレンズ系で
はなくて、その他の光処理機能をも併せもったユニット
として利用することができ、応用範囲を広げることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したようＫ、本発明によれば、ドライプロセス
による静電接着忙より平板”レンズを透過率を悪化させ
ないで強固に精密接着することができ、１１１１φ以下
の小形で高ＮＡの積層形レンズが貴注プロセスによって
容易に得られる。

また、本発明によれば、接合部に偏向、減光フィルタ、
変調機能素子を形成することにより、小形の多機能レン
ズ組立体を容易に作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による積層形レンズの一実施例を示す側
断面図、第２図は本発明の他の一実施例を示す説明図、
第３図は本発明のさらに別の一実施例を示す説明図、第
４図は本発明の詳細な説明する概念図、第５図は平板形
レンズの一例を示す側断面図、第６図は同じく平板形レ
ンズの他の一例を示す側断面図、第７図は積層形レンズ
の従来例を示す側断面図である。 １　ａ　＋　１　ｂ・・・・・・透明基板、２・・・・
・・導電膜、１１゜１２・・・・・・薄膜部、１１１，
１２１・・・・・・レンズ部。 第１区 １ａ、！ｂ：　　透明基才反 ２：導電膜 １１．１２：薄Ｂ召５ １１１．１２１　　：レンズ部 第２図　　　　第３図 第４図 （ａ） （ｂ） 第５図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明基板の両面にレンズ構造を形成させることによ
   り複合レンズ系とした平板レンズにおいて、上記透明基
   板を、導電性膜を挾んで静電接着させた２枚の透明板で
   構成したことを特徴とする積層形レンズ。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記導電性膜が透
   明導電材料で作られていることを特徴とする積層形レン
   ズ。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記導電性膜がそ
   の一部に開口部を備えていることを特徴とする積層形レ
   ンズ。 ４、特許請求の範囲第３項において、上記開口部が光学
   的機能素子で置換されていることを特徴とする積層形レ
   ンズ。 ５、特許請求の範囲第４項において、上記光学的機能素
   子が、フィルタ、光変調器、又は波長板のいずれか一つ
   であることを特徴とする積層形レンズ。 ６、特許請求の範囲第１項において、上記透明基板の両
   面に形成されているレンズ構造の一方が光ビーム整形機
   能をはたし、他方は集光機能をはたすように構成されて
   いることを特徴とする積層形レンズ。