JPS6283334A - マイクロレンズアレ−の製造方法 - 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］ 本発明は平板ガラス上に、多数の微小な凸レンズを配列
したマイクロレンズアレーの製造方法に関する。

［従来の技術］ マイクロレンズは、最近光通信用の各種光部品構成材料
として注目を集め、特にこのレンズを多数配列したマイ
クロレンズアレーは、複写器やミニファックス用光学系
の転写用レンズとして使用され、装冒の小型化に寄与し
ている。

マイクロレンズアレーの作成法は、従来直径１−ｍ前後
のロンド状のレンズを２〜３列に数白木配列してアレー
化する方法が一般的であったが、最近では第１１図に示
すように、一枚の平板ガラス１０上に金属膜１１を蒸着
し、フォトリングラフイー技術を利用して、この金属膜
１１に多数個の孔１２を配列した後、これをＴｊ２など
の高屈折イオンを含む溶融塩中に高温で浸漬して金Ｂ膜
の孔１２を通してイオンを拡散させ、ガラス平板上に半
円球状の高屈折イオンの拡散部１３からなるマイクロレ
ンズを配列する方法で作成した平板マイクロレンズが注
目を集めている。この方法によれば、多数のロッドレン
ズを配列したり、接着したり、固定化したりする複雑な
工程を必要としないばかりか、集積回路作成工程と同じ
フォトリングラフイー技術を用いて精度良くいっぺんに
レンズをアレー化することができる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、この平板マイク「ルンズは、例えば収差
の少ないレンズを作成するためには、イオン拡散部の形
状とイオン濃度分布を厳密に制御する必要があり、とき
には電圧を印加して強制的にイオンを拡散移入すること
も必要となってくる。

また大きなレンズを作成する場合、マスクの孔が小さい
と作成にかなりの時間を要し、マスク孔を大きくすると
、拡散部の形状が半円球状でなくなるなど、作成時にイ
オンの拡散挙動を微妙に制御しなければならず、生産性
の面で必ずしも良い方法とは云い難い。

本発明は、上記の如き従来の平板マイク［ルンズアレー
作成法の問題点を改良し、しかも開口数と直径の大きな
レンズを配列したマイクロレンズアレーを提供するもの
である。

［問題点を解決するための手段］ このため本発明は、紫外線照射部が熱処理によって結晶
化し易くなる性質を有する感光性ガラスを利用し、この
感光ガラス上に円形を多数配列したフォトマスクを配置
して、紫外線を照射した後、熱処理して照射部のみ結晶
化させ、さらに弱酸溶液中で照射部のみエツチングして
、未照射部を円柱状突起部として配列せしめ、照射部の
結晶化の軟化温度が未照射部の円柱状突起部よりも高い
ことを利用して、これを加熱し未照射部のみ軟化させて
球面状に変形せしめ凸レンズとづるものである。以下図
面に沿って具体例を上げ本発明についてその特徴を説明
する。

［実施例］ まず第１図および第２図に示す如く感光性がラス３の表
面に円形状の遮蔽部２を多数配列したフォトマスク１を
配置する。ここで感光性ガラスとは、少鑓の八〇やＣｅ
０ｚを含有するリチウム珪酸塩ガラスよりなり、紫外線
を照射した部分にのみ、ＡＱ金属コロイドが核として生
成し、熱処理によってメタ珪酸リチウム（Ｌ　ｉ　？○
・ＳｉＯ２）微結晶を析出させるものであって、母体ガ
ラスよりも極めて速く紫外線照射部のみエツチングが可
能な特異なガラスである。代表的な組成は米国特許第２
，６８４，９１１号明細書（１９５４）に詳細に記述さ
れている。またフォトマスクとしては、第３図に示すよ
うに、アパーチャーを多数配列したフォトマスクを介し
て感光性ガラス３の表面に、紫外線を通さない円形の金
属蒸着ｇ！４を多数配列させたちのＣあってら良い。

次に第２図に示すような円形の遮蔽部２を有するフォト
マスク１を通して紫外線を照射すると、照射部では、光
電子を捕獲したＡＱよりなる潜像３ａ（第３図）が形成
される。ここでフォトマスク１を除去するか、又は蒸着
金属膜４を遮蔽部として用いた場合は、これを取り去っ
た後、４００℃〜５３０℃で熱処理して、照射部に金属
コロイドを生成させ、ざらに５５０〜６００℃の温度に
昇温し、第４図に示す如く適当な時間保持してメタ珪酸
リチウム結晶を析出させた部分５を形成させる。この場
合、未露光部は核が形成されないので、この熱処理では
結晶は析出せず元の透明なガラスの状態に保たれる。

次に２〜６％の希弗酸水溶液にこのガラス板を浸漬する
と、結晶化部分５は、未露光のガラス部分より約３０倍
も速くエツチングされるので、所望の時間エツチングす
ることによって、第５図および第６図に示すように、未
露光のガラス部分を円柱状の突起部分３ｂとしてガラス
機上に形成することができる。

未露光のガラス部分の軟化温度は５００℃前後であって
、露光部の結晶化部５の軟化温度が８００℃以上である
のに比較すると遥かに低いので、このガラス板３ａを、
ガラス部分の軟化温度より遥かに高く、また結晶化部５
の軟化温度よりも低い温度で再加熱することによって、
第９図に示すように、ガラス部よりなる円柱状突起部分
３ｂを軟化させ、表面張力で第１０図のような球面状（
球面レンズ体３ｃ）に変形して、レンズ状とすることが
できる。

ここで、ただ単に感光性ガラスに第１図に示す如く円形
状の遮蔽部２を右するマスク１を配列し、紫外線を照射
の後、感光性ガラスの軟化温度より高温で熱処理して露
光部を結晶化させ、この結晶化部分の収縮によって、未
露光部のガラス部をしぼり出し、軟化も手伝って表面張
力で球面状の突起部をガラス基板上に形成することも考
えられる。

即ち、第４図の段階ですでに球面状の突起部を形成する
ことも考えらるが、この場合、１ｍ−〜２■の大きな直
径のレンズを作ることはむずかしく、また開口数を大き
くすることもむずかしい。この方法と比較すると本発明
はエツチングによって、あらかじめ球状レンズとなるべ
き部分に突起部としてガラス部を形成しているため、大
口径のみならず高開口レンズを形成することができるこ
とを特徴としている。また感光性ガラスを用いずに、た
だ単に光学ガラス基板を用いてフォトリングラフイー技
術でエツチングを施し、光学ガラス板上に円柱状の突部
を設け、これをガラスの軟化温度より高温で加熱して突
部を軟化し、球面状のレンズ体にする考えもあるが、こ
の場合は文部と基板ガラスの軟化点が同じであり、基板
自身が軟化するおそれがある。もし仮に突部のみ加熱す
ることかできるとしてもその工程は複雑となることが予
想される。本発明によれば突部の軟化点と比較して基板
部分の軟化点はおおむね３００℃以上も高いので、基板
部が軟化するおそれはまったくないことを特徴としてい
る。

さらに本発明の別の具体例を示す。第７図に示す如く感
光性ガラス３の表面にフォトレジスト６を塗布し、さら
にこの上に円形状の遮蔽部２を有するフォトマスク１を
配し、紫外線を照射して潜像３ａを形成する。フォトマ
スク１を除去し、ざらにフォトレジスト露光部をエツチ
ングした後、ガラス板を希弗酸水溶液でエツチングする
と露光部は浸蝕され、第８図に示す如く、ガラス板上に
は、円そ↑状の突起部３ｂが形成される。次いで、フォ
トレジストを除去し、４００℃〜５３０℃で熱処理して
照射部に金属コロイドを生成させ、さらに５５０〜６０
０℃の温度に昇温し、長時間保持して露光部にメタ珪酸
リヂウム結晶５を析出させるともに第９図、第１０図の
ように円柱状突部を軟化させて球面状レンズ体３Ｃとす
る。この方法によれば、円柱状突起部を形成するエツチ
ングの工程で後にレンズとなるべき未露光部の表面を７
オトレジストで覆っているので、表面を荒すことなく、
エツチングが行なえる利点がある。また、レンズ以外の
部分は、結晶化しているため、不透明となり、迷光を防
ぐことも可能である。

［発明の効果１ 以上述べたように、本発明によれば紫外線照射部が熱処
理によって結晶化し易くなる性質を有する感光生ガラス
を用い、この感光生ガラス、Ｌにフォトマスクを配置し
て、紫外線を照射したのち照射部のみエツチングし、未
照射部のみ軟化させることにより、球面状に変形させて
多数の微小な高開口凸レンズを配列したマイクロレンズ
アレーを容易に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明マイクロレンズアレーの製造方法におい
て、感光生ガラスの表面にフォトマスクを配置して紫外
線を照射する工程の断面図、第２図は同じく斜視図、第
３図は第１図の工程において金属蒸着膜を用いた場合の
断面図、第４図は熱処理により紫外線照射部に結晶を析
出させた状態の断面図、第５図は未露光のガラス部分を
円柱状に突出させた状態の断面図、第６図は同じく斜視
図、第７図は感光生ガラスの表面にフォトレジストを塗
布したうえ、フォトマスクを配して紫外線を照射する場
合の断面図、第８図はエツチングしたのちの断面図、第
９図は熱処理によって円柱状突部を軟化させて球面状レ
ンズ体とした段階の断面図、第１０図は本発明方法によ
る平板マイクロレンズアレーの斜視図、第１１図は従来
の作製法を示す断面図、第１２図は第１１図の方法によ
る平板マイクロレンズアレーの断面図である。 １・・・フォトマスク、２・・・フォトマスク中の円形
光遮蔽部、３・・・感光性ガラス、３ａ・・・紫外線照
射による潜像、３ｂ・・・円柱状突起部、３ｃ・・・球
面レンズ体、４・・・金属蒸着膜、５・・・結晶化部分
、６・・・フォトレジスト。 出　願　人　　ホーヤ株式会社 代　　理　　人　　　朝　　倉　　正　　幸第１図 第６図 第４図 第７図 第８図 第９図 ｒ 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　感光性ガラス板の表面に、円形のフォトマスクパタ
   ーンのアレーを配置する工程と、このマスクを通して感
   光性ガラスに紫外線を照射する工程と、感光性ガラスを
   高温で加熱して、照射部のみ結晶化させる工程と、熱処
   理後、室温に於て弱酸溶液にて結晶化部のみエッチング
   して未照射部を円柱形の突起部として配列せしめる工程
   と、再熱処理によって円柱形突起部を球面状に軟化変形
   せしめ凸レンズとする工程を含むことを特徴とするマイ
   クロレンズアレーの製造方法。 ２　円形のフォトマスクパターンは、感光生ガラス板の
   表面に形成された金属蒸着膜である特許請求の範囲第１
   項記載のマイクロレンズアレーの製造方法。 ３　円形のフォトマスクパターンのアレーを配置する工
   程において、あらかじめ感光性ガラス板表面にフォトレ
   ジストを塗布して、フォトマスクパターンを配置し、紫
   外線照射後、フォトレジストを利用して照射部をエッチ
   ングし、未照射部を円柱状突起部のアレーを配列せしめ
   たのち、加熱して照射部の結晶化と未照射部円柱突起部
   を球面状に軟化変形せしめる工程を同時に行なうことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマイクロレンズ
   アレーの製造方法。