JPH03232743A - 平板レンズの製造方法 - Google Patents
平板レンズの製造方法Info
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- JPH03232743A JPH03232743A JP2771290A JP2771290A JPH03232743A JP H03232743 A JPH03232743 A JP H03232743A JP 2771290 A JP2771290 A JP 2771290A JP 2771290 A JP2771290 A JP 2771290A JP H03232743 A JPH03232743 A JP H03232743A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2218/00—Methods for coating glass
- C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
- C03C2218/355—Temporary coating
Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (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、両表面が平坦面の透明基板中に球面レンズを
一体に形成した平板レンズの製造方法に関する。
一体に形成した平板レンズの製造方法に関する。
[従来の技術]
ガラス、プラスチック等の透明基板に、多数のレンズを
配列形成したレンズアレイは、画像の読みとり、記録、
表示など広い分野で急速に利用されるようになってきて
いる。
配列形成したレンズアレイは、画像の読みとり、記録、
表示など広い分野で急速に利用されるようになってきて
いる。
特に、光屈折曲面を基板表面に突出形成するかわりに、
レンズ部分の屈折率を基板の屈折率とは異ならせ、基板
表面側のレンズ面は基板と面一の平坦面とするとともに
、光屈折曲面側を基板の肉厚内に位置させた平板レンズ
は、表面が平面であるため他の光学部品との結合や組立
が容易であるという大きな利点がある。
レンズ部分の屈折率を基板の屈折率とは異ならせ、基板
表面側のレンズ面は基板と面一の平坦面とするとともに
、光屈折曲面側を基板の肉厚内に位置させた平板レンズ
は、表面が平面であるため他の光学部品との結合や組立
が容易であるという大きな利点がある。
上記のような平板レンズを製作するに当たっては、従来
以下に述べるような方法がとられていた。
以下に述べるような方法がとられていた。
まずガラス基板表面に蒸着、スパッタリング、メツキな
どでNi、Au、Cr等の耐蝕性保護被膜(マスク膜)
を形成し、このマスク膜のレンズ位置に、周知のフォト
リングラフィ技術を用いて円形あるいは直線スリット状
の開口を設け、このマスク面に弗酸、硫酸、硝酸の混合
溶液等のガラスエツチング液を接触させて、上記開口を
通してガラスを等方的にエツチングする。
どでNi、Au、Cr等の耐蝕性保護被膜(マスク膜)
を形成し、このマスク膜のレンズ位置に、周知のフォト
リングラフィ技術を用いて円形あるいは直線スリット状
の開口を設け、このマスク面に弗酸、硫酸、硝酸の混合
溶液等のガラスエツチング液を接触させて、上記開口を
通してガラスを等方的にエツチングする。
適当時間のエツチング処理の後、得られた断面が半円状
の凹部に、ガラス基板とは屈折率の異なる一般には基板
よりも屈折率の大な透明材料を堆積もしくは充填して凹
部を埋める。この充填凹部分がレンズとして機能する。
の凹部に、ガラス基板とは屈折率の異なる一般には基板
よりも屈折率の大な透明材料を堆積もしくは充填して凹
部を埋める。この充填凹部分がレンズとして機能する。
[発明が解決しようとする問題点]
上述−した従来の構造では、第4図に示すように、ガラ
ス基板lに形成しようとするレンズ部(凹部)4の大き
さに比して非常に小さいマスク開口3から等方性エツチ
ングをしているため、凹部4の開口周辺の底壁は急峻に
立ち上がりほとんど垂直になっている。
ス基板lに形成しようとするレンズ部(凹部)4の大き
さに比して非常に小さいマスク開口3から等方性エツチ
ングをしているため、凹部4の開口周辺の底壁は急峻に
立ち上がりほとんど垂直になっている。
このような形状の凹部4に透明材料を充填して形成した
レンズは、周辺部での収差が大きいという問題があった
。
レンズは、周辺部での収差が大きいという問題があった
。
また、隣接レンズ間間隔を可及的に小さくしようとする
と、マスク被膜2の開口3周縁から凹部4の周縁までの
間の支持のない被膜部分、いゎゆるオーバーハング部分
が相当大きくなって、工。
と、マスク被膜2の開口3周縁から凹部4の周縁までの
間の支持のない被膜部分、いゎゆるオーバーハング部分
が相当大きくなって、工。
チング途中でここから被膜が剥離してしまい、均一なエ
ツチングができないという問題があった。
ツチングができないという問題があった。
[問題点を解決するための手段]
本発明方法では、ガラス基板のエツチング処理を二段階
に分けて行う。
に分けて行う。
第−工、チング工程は、前述した従来方法と同じくパタ
ー7開ロマスクを用いた等方性エツチングである。但し
、エツチングで得られる凹部の径が目的とするレンズ径
よりも小さい段階でこの第一エッチング処理を終える。
ー7開ロマスクを用いた等方性エツチングである。但し
、エツチングで得られる凹部の径が目的とするレンズ径
よりも小さい段階でこの第一エッチング処理を終える。
次いでマスク被膜を除去した後、基板表面全体に対して
エツチング処理を行う。
エツチング処理を行う。
この第二二、チング処理によって、凹部の周縁近傍の底
壁を緩やかなカーブに仕上げるとともに、凹部径を拡大
して所望のレンズ径とする。すなわちレンズアレイであ
れば隣接するレンズ同士を近接させる。
壁を緩やかなカーブに仕上げるとともに、凹部径を拡大
して所望のレンズ径とする。すなわちレンズアレイであ
れば隣接するレンズ同士を近接させる。
[作用]
本発明によれば、マスク被膜を用いるパターンエツチン
グ(第一段エツチング)では、マスク開口の径に対する
凹部の径は従来方法よりも相対的に小さくてよく、従っ
てマスク被膜のオーバーハングに起因する剥離が生じ難
い。
グ(第一段エツチング)では、マスク開口の径に対する
凹部の径は従来方法よりも相対的に小さくてよく、従っ
てマスク被膜のオーバーハングに起因する剥離が生じ難
い。
また第二段エツチングではマスク膜を用いないため、隣
接凹部間の間隔を可及的に小さくすることができる。
接凹部間の間隔を可及的に小さくすることができる。
さらに、凹部の周縁近傍の底壁形状が従来方法によるよ
りも緩やかなカーブとなるため、得られるレンズの周辺
の収差が小さくなる。
りも緩やかなカーブとなるため、得られるレンズの周辺
の収差が小さくなる。
以上のように本発明によれば、特性の揃った均一なレン
ズ群を高集積度の配列で基板に形成することができる。
ズ群を高集積度の配列で基板に形成することができる。
[実施例コ
以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第1図において11はガラス基板であり、本実施例では
ソーダライムガラスと無アルカリガラスを使用した。
ソーダライムガラスと無アルカリガラスを使用した。
12は耐蝕性保護被膜(マスク膜)で、本実施例ではス
パッタあるいは蒸着でガラス面上に成膜したCr膜12
Aと、この上に積層した感光性樹脂層12Bとの二層か
ら成っている。
パッタあるいは蒸着でガラス面上に成膜したCr膜12
Aと、この上に積層した感光性樹脂層12Bとの二層か
ら成っている。
まず第1図(イ)のように、−ガラス基板11面上のレ
ンズを形成すべき位置に、感光性樹脂層12Bを用いて
周知のフォトリングラフィにより、Cr膜12Aに円形
の開口13を設ける。
ンズを形成すべき位置に、感光性樹脂層12Bを用いて
周知のフォトリングラフィにより、Cr膜12Aに円形
の開口13を設ける。
次ぎに第1図(ロ)のように、弗酸、硫酸、塩酸等から
成るガラスエツチング液中にガラス基板11を浸し、第
一段の化学エツチングを行う。
成るガラスエツチング液中にガラス基板11を浸し、第
一段の化学エツチングを行う。
マスク膜の開口13の径dを充分小さくしておけば、こ
の開口部を始点として基板ガラスが等方的にエツチング
され、半径rの略半球状の凹部14Aが形成される。こ
の半径rはエツチング条件によって制御される。つまり
、エツチング液の濃度と処理時間である。本実施例では
マスク開口13の径dを5μmとし、弗酸の濃度が10
%のエツチング液を用いて6分間エツチングして、径D
1が60μmの凹部14Aを得た。
の開口部を始点として基板ガラスが等方的にエツチング
され、半径rの略半球状の凹部14Aが形成される。こ
の半径rはエツチング条件によって制御される。つまり
、エツチング液の濃度と処理時間である。本実施例では
マスク開口13の径dを5μmとし、弗酸の濃度が10
%のエツチング液を用いて6分間エツチングして、径D
1が60μmの凹部14Aを得た。
以上が第1段のエツチング処理である。
次ぎに基板11の表面からマスク膜12を除去した後、
第1図(ニ)に示すように基板11をエツチング液中に
浸して全面エツチング(第二段エツチング)を行う。
第1図(ニ)に示すように基板11をエツチング液中に
浸して全面エツチング(第二段エツチング)を行う。
前述のようにガラスの化学エツチングは等方性エツチン
グであるので、当初の凹部14Aは一様に大きくなって
いき、同時に凹部周縁の角部15もエツチングされて、
周辺部でなだらかなカーブを描く底壁をもつ凹部14が
得られる。
グであるので、当初の凹部14Aは一様に大きくなって
いき、同時に凹部周縁の角部15もエツチングされて、
周辺部でなだらかなカーブを描く底壁をもつ凹部14が
得られる。
この凹部14の曲率半径Rは簡単には、R=(1回目の
エツチング深さ)+ (2回目のエツチング深さ) と考えてよい。
エツチング深さ)+ (2回目のエツチング深さ) と考えてよい。
凹部14の径りこは簡単には、
(dはマスク開口幅)
と考えてよい。
ここで当然1回目のエツチング深さは1回目の凹部半径
rとほぼ等しい。
rとほぼ等しい。
このように基板を全面エツチングすることにより、所望
のレンズ径D2の緩やかなカーブを有する凹部14が得
られる。
のレンズ径D2の緩やかなカーブを有する凹部14が得
られる。
本実施例では2回目のエツチング時間8分で、径が約1
00μm1 曲率半径R−60μmの凹部14が得ら
れた。
00μm1 曲率半径R−60μmの凹部14が得ら
れた。
この後、第2図のように凹部14に屈折率が基板(ソー
ダライムガラス)の1.51よりも高い1゜57である
透明樹脂16を充填して平板レンズlOを製作したとこ
ろ、その焦点距離は約900μmであった。光線追跡に
よる計算結果では焦点距離は約700μmであり、はぼ
実験結果と一致しており、レンズの収差が小さいことが
確認できた。
ダライムガラス)の1.51よりも高い1゜57である
透明樹脂16を充填して平板レンズlOを製作したとこ
ろ、その焦点距離は約900μmであった。光線追跡に
よる計算結果では焦点距離は約700μmであり、はぼ
実験結果と一致しており、レンズの収差が小さいことが
確認できた。
第3図は、多数の凹部14をレンズ径以下に近接させて
形成する例を示している。
形成する例を示している。
まず第3図(イ)のように、径D1が60μmで曲率半
径rの凹部14Aを前述と同等の条件でガラス基板に形
成した。凹部14AはピッチPが125μmで等間隔に
配置されている。第3図(ロ)のように第2回の全面エ
ツチングを50分行うと、半径Rが180μmの凹部1
4が得られた。当初凹部間に存在していた表面平坦な部
分17は一様にエツチングされて無くなり、凹部同士が
近接したところは鋭利な突起部18となる。この凹部1
4に屈折率が1.67の透明樹脂を充填して平板レンズ
lOを製作したところ、焦点距離は約1100μmであ
った。光線追跡による計算結果では焦点距離は約990
μmであった。実験結果とほぼ一致しており、レンズの
収差が小さいことが確認できた。
径rの凹部14Aを前述と同等の条件でガラス基板に形
成した。凹部14AはピッチPが125μmで等間隔に
配置されている。第3図(ロ)のように第2回の全面エ
ツチングを50分行うと、半径Rが180μmの凹部1
4が得られた。当初凹部間に存在していた表面平坦な部
分17は一様にエツチングされて無くなり、凹部同士が
近接したところは鋭利な突起部18となる。この凹部1
4に屈折率が1.67の透明樹脂を充填して平板レンズ
lOを製作したところ、焦点距離は約1100μmであ
った。光線追跡による計算結果では焦点距離は約990
μmであった。実験結果とほぼ一致しており、レンズの
収差が小さいことが確認できた。
[発明の効果]
本発明によれば、従来方法では製作が不可能であった光
屈折面の急峻な分布がない平板レンズ、あるいはレンズ
同士が密着した高集積度のレンズアレイが実現できる。
屈折面の急峻な分布がない平板レンズ、あるいはレンズ
同士が密着した高集積度のレンズアレイが実現できる。
箪1図(イ)ないしく二)は本発明の一実施例を段階的
に示す断面図、第2図は本発明方法で得られる平板レン
ズを示す断面図、第3図(イ)(ロ)は本発明方法の他
の実施例を示す断面図である。 lO・・書平板レンズ 11・・・ガラス基板 12・・・エツチングマスク膜 13・・・開口 14A・・・第一段エツチングによる凹部14・・・第
二段エツチングによる凹部16・・・高屈折率充填材(
レンズ部分)第 1 図 第 図 0 第 図 手続補正書 (方式) 事件の表示 平成2年 特許部 第 27712号 2゜ 発明の名称 平板レンズの製造方法 3゜ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号名称
(400)日本板硝子株式会社代表者 中 島 達
二 4、代理人 住所 東京都港区新橋5丁目11番3号 新橋住友ビル 日本板硝子株式会社 特許部内 5゜ 補正命令の日付 平成2年5月29日 (発送口) 6゜ 補正の対象 7゜ 補正の内容 )明細書第9頁第19行ないし第20行に「他の実施例
を示す断面図である。」とあるのを、「他の実施例を示
す断面図、第4図は従来方法における問題を説明する断
面図である。」と補正する。 以 上
に示す断面図、第2図は本発明方法で得られる平板レン
ズを示す断面図、第3図(イ)(ロ)は本発明方法の他
の実施例を示す断面図である。 lO・・書平板レンズ 11・・・ガラス基板 12・・・エツチングマスク膜 13・・・開口 14A・・・第一段エツチングによる凹部14・・・第
二段エツチングによる凹部16・・・高屈折率充填材(
レンズ部分)第 1 図 第 図 0 第 図 手続補正書 (方式) 事件の表示 平成2年 特許部 第 27712号 2゜ 発明の名称 平板レンズの製造方法 3゜ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号名称
(400)日本板硝子株式会社代表者 中 島 達
二 4、代理人 住所 東京都港区新橋5丁目11番3号 新橋住友ビル 日本板硝子株式会社 特許部内 5゜ 補正命令の日付 平成2年5月29日 (発送口) 6゜ 補正の対象 7゜ 補正の内容 )明細書第9頁第19行ないし第20行に「他の実施例
を示す断面図である。」とあるのを、「他の実施例を示
す断面図、第4図は従来方法における問題を説明する断
面図である。」と補正する。 以 上
Claims (1)
- ガラス基板の表面を耐蝕性被膜で被覆するとともに、こ
の被膜に所望のレンズパターンで開口を設ける工程と、
この面にガラスエッチング液を接触させて前記開口を通
してガラス基板を等方的にエッチングすることにより、
ガラス基板面に断面が略半円形状の凹部を形成する第一
エッチング工程と、前記被膜を除去した後基板面全体を
エッチングする第二エッチング工程と、第二エッチング
工程で得られた凹部を基板ガラスとは屈折率の異なる透
明材料で埋める工程とを備えた平板レンズの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2027712A JP2811864B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 平板レンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2027712A JP2811864B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 平板レンズの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03232743A true JPH03232743A (ja) | 1991-10-16 |
| JP2811864B2 JP2811864B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=12228611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2027712A Expired - Fee Related JP2811864B2 (ja) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | 平板レンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2811864B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0749403A (ja) * | 1993-04-12 | 1995-02-21 | Hughes Aircraft Co | マイクロ光学素子の製造方法 |
| JP2024519062A (ja) * | 2021-05-21 | 2024-05-08 | コーニング インコーポレイテッド | ケーンを用いた多芯光ファイバおよびその形成方法 |
-
1990
- 1990-02-07 JP JP2027712A patent/JP2811864B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0749403A (ja) * | 1993-04-12 | 1995-02-21 | Hughes Aircraft Co | マイクロ光学素子の製造方法 |
| JP2024519062A (ja) * | 2021-05-21 | 2024-05-08 | コーニング インコーポレイテッド | ケーンを用いた多芯光ファイバおよびその形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2811864B2 (ja) | 1998-10-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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