JPS6283337A - 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１ 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で使用され、装置の小型化に寄与し
ている。

マイクロレンズアレーの作成法は、従来直径１１１１ｍ
萌後のロブト状のレンズを２〜３列に枚白木配列して、
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１０Ｌに金属膜１１
を熱着し、フォト・リングラフイー技術を利用して、こ
の金属膜に多数個の孔１２を配列した後、これを丁１２
などの高屈折イオンを含む溶融円柱に高温で浸漬して金
属膜の孔を通してイオンを拡散させ、第１２図に示Ｊよ
うにガラス平板状に半円球状の高屈折イオンの拡散部１
３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７＋トリングラフィー技術を用
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、この平板マイクロレンズは、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、時に
は電Ｌ１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、マスク孔を大ぎくすると
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
而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ロレンズアレー
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づるもの
である。

［問題点を解決するための手段］ このため本発明は感光性ガラス板の表面にエツチングに
よって円柱状の突部を配列せしめ、しかる後にこの表面
に低融点ガラスを融着し、これを軟化させるとともに、
円柱状突部の表面のみガラスの表面張力によっで球面状
に変形させて凸レンズとするものである。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］ 第１図および第２図に示す如く感光性ガラス３の表面に
円形状の光遮蔽部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、生母のＡａやＣｅＯ
２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、Ａｇ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（ＬｉｚＯ・５ｉ
０２）微結晶が析出するので、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図に示すように紫外線を通さ
ない金属悉着膜４を、アバーヂャーを多数配列したフォ
トマスクを介して円形状に多数感光性ガラス表面に蒸着
しても良い。

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
マスクを通して紫外線を照射すると、照（ト）部では光
電子を捕獲１・たＡＱよりなる潜像３ａが形成される。

ここぐフォトマスク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、４
００℃〜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５５０〜６００℃の温度にＲ渇し、
第４図に示づ如く適当な時間保持してメタ珪酸リチウム
結晶を析出さけた部分５を形成させる。この場合、感光
生ガラス３の未露光部は、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％希弗酸水溶液にこのガラス板を浸）６づる
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としてガラス板
上に形成することができる。次いで、通常パッシベーシ
ョン用ガラスを融着する場合とほぼ同様の手段によって
、第７図に示す如く感光性ガラスよりも軟化点の低い低
融点ガラス６の粉末を厚さ調節して塗布する。

この際、低融点ガラス６と感光性ガラス３の膨張係数は
、極力合せることが必要である。例えば膨張係数の大き
さを感光性ガラスに合せたガラスを粉末にして酢酸アミ
ルと硝酸セルローズとの混合液又はアセトン等の０機溶
媒でといて、これを塗布する方法がある。また、低融点
ガラス７をあらかじめシート状に研磨し、これを第８図
に示す如く感光性がガラス上にセットする方法がある。

この方法によれば厚さの制御が容易で、後に軟化させた
ときに円柱状部の上に乗るガラス最の調節が容易にでき
るようになる。第７図又は第８図の状態で温度を−Ｌ昇
し、低融点ガラスを軟化させると、円柱状の突部に乗っ
たガラス８は表面張力で球面状に変形し、第９図のよう
に凸レンズ状にすることができる。このようなレンズを
多数配列した場合の一例を第１０図に示した。ここにお
いて、レンズ以外の結晶化部６は、不透明なので、たと
え低融点ガラスがどのような形で融着してもレンズの特
性には影響しないばかりか、レンズより出た迷光を防ぐ
効果もある。

［発明の効果］ 本発明は収差が少なく、開口数と直径の大きなレンズを
配列した平板状マイクロレンズ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
てガラス板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図は第５図のガラス上面に低融点ガラス粉末を塗布
した状態の断面図、第８図は第５図のガラス粉末の代り
に低融点ガラスシートをレットした状態の断面図、第９
図は円柱状突部にのせたガラスを球面状に変形させた状
態の断面図、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図による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・・・感光性ガラス基板、３ａ・・・紫外
線露光にする潜像、４・・・金属蒸着膜、５・・・結晶
化部分、６・・・低融点ガラス粉末、７・・・低融点ガ
ラスシート、８・・・レンズ部分。 出　願　人　　ホーヤ株式会社 代　　理　　人　　　　朝　　倉　　正　　幸第１図 光照射 第４図　　　　　　第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 感光性ガラス板の表面に、円形の光遮蔽部を有するフォ
   トマスクパターンを配置し、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、次いで弱酸性溶液で
   結晶化部のみエッチングして未露光部を円柱形の突部と
   してガラス上に配列せしめる工程と、次にガラス表面に
   低融点ガラスを融着し、これを軟化させて円柱状の突部
   に接した低融点ガラスのみをガラスの表面張力によって
   球面状に変形させて凸レンズ状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。