JPH0250103A - レンズ体 - Google Patents
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- JPH0250103A JPH0250103A JP8094389A JP8094389A JPH0250103A JP H0250103 A JPH0250103 A JP H0250103A JP 8094389 A JP8094389 A JP 8094389A JP 8094389 A JP8094389 A JP 8094389A JP H0250103 A JPH0250103 A JP H0250103A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (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】
本発明は、合成樹脂、ガラス等から成る透明基板中に屈
折率分布型レンズ部分を形成したレンズ体に関するもの
である。
折率分布型レンズ部分を形成したレンズ体に関するもの
である。
従来から、第1図に示すような円柱形状の屈折率分布型
レンズが知られている。この第1図に示すレンズにおい
ては、合成樹脂又はガラスから成る透明円柱体lの中心
軸から半径方向に向ってほぼ二乗近似で屈折率が変化し
ている。従って、透明円柱体1の一方の面に垂直に入射
される光線2は、この透明円柱体1内で集束又は発散さ
れて、その他方の面から外部へ放出され、例えば、上記
屈折率が中心軸から半径方向に向って減少している場合
には、焦点3にスポット状に集束される。
レンズが知られている。この第1図に示すレンズにおい
ては、合成樹脂又はガラスから成る透明円柱体lの中心
軸から半径方向に向ってほぼ二乗近似で屈折率が変化し
ている。従って、透明円柱体1の一方の面に垂直に入射
される光線2は、この透明円柱体1内で集束又は発散さ
れて、その他方の面から外部へ放出され、例えば、上記
屈折率が中心軸から半径方向に向って減少している場合
には、焦点3にスポット状に集束される。
また、第1図に示す円柱形状の屈折率分布型レンズとは
別に、透明平板を用いた屈折率分布型レンズも知られて
いる。このような平板形状の屈折率分布型レンズにおい
ては、例えば、合成樹脂又はガラスから成る平板状の透
明基板の厚さ方向の中心面から両側表面に向ってほぼ二
乗近似で屈折率が変化している。従って、上記透明基板
の上記両側表面の間に存在する一側縁から上記両側表面
に平行に入射される光線は、上記透明基板内でこの基板
の厚さ方向に集束又は発散されて、同様に上記両側表面
の間に存在する他側縁から外部へ放出され0、例えば、
上記屈折率がその厚さ方向の中心面から両側表面に向っ
てほぼ二乗近似で減少している場合には、輝線状に集束
される。
別に、透明平板を用いた屈折率分布型レンズも知られて
いる。このような平板形状の屈折率分布型レンズにおい
ては、例えば、合成樹脂又はガラスから成る平板状の透
明基板の厚さ方向の中心面から両側表面に向ってほぼ二
乗近似で屈折率が変化している。従って、上記透明基板
の上記両側表面の間に存在する一側縁から上記両側表面
に平行に入射される光線は、上記透明基板内でこの基板
の厚さ方向に集束又は発散されて、同様に上記両側表面
の間に存在する他側縁から外部へ放出され0、例えば、
上記屈折率がその厚さ方向の中心面から両側表面に向っ
てほぼ二乗近似で減少している場合には、輝線状に集束
される。
上述のような円柱形状又は平板形状の屈折率分布型レン
ズは、光通信用の周辺デバイスに広く応用され、例えば
、半導体レーザと光ファイバとの光結合系や、光ファイ
バの中間に減衰器又は分岐回路を挿入するための平行レ
ンズ体などに応用されている。また、上述のような屈折
率分布型レンズは、正立等倍実像を形成し得る結像条件
の単位レンズ部分を一次元又は二次元に配列して構成し
たライン状又はマトリックス状のレンズ体として、複写
機やファクシミリの光学系に応用されている。
ズは、光通信用の周辺デバイスに広く応用され、例えば
、半導体レーザと光ファイバとの光結合系や、光ファイ
バの中間に減衰器又は分岐回路を挿入するための平行レ
ンズ体などに応用されている。また、上述のような屈折
率分布型レンズは、正立等倍実像を形成し得る結像条件
の単位レンズ部分を一次元又は二次元に配列して構成し
たライン状又はマトリックス状のレンズ体として、複写
機やファクシミリの光学系に応用されている。
しかし、従来から知られている屈折率分布型レンズの場
合には、屈折率分布が:l−次元的なものである。例え
ば、第1図に示す円柱形状の屈折率分布型レンズの場合
には、中心軸に対して直交する仮想面においてはこの中
心軸から半径方向に向って屈折率が次第に変化している
が、上記中心軸に沿う方向には変化していない。また、
既述の平板形状の屈折率分布型レンズの場合には、表面
と直交する仮想面においてはその厚さ方向の中心面から
両側表面に向って屈折率が次第に変化し゛ているが、光
線の進行方向、即ち上記表面と平行な仮想面においては
変化していない。また、これらのレンズの場合には、製
造工程が複雑であるから、大量生産に適していない。
合には、屈折率分布が:l−次元的なものである。例え
ば、第1図に示す円柱形状の屈折率分布型レンズの場合
には、中心軸に対して直交する仮想面においてはこの中
心軸から半径方向に向って屈折率が次第に変化している
が、上記中心軸に沿う方向には変化していない。また、
既述の平板形状の屈折率分布型レンズの場合には、表面
と直交する仮想面においてはその厚さ方向の中心面から
両側表面に向って屈折率が次第に変化し゛ているが、光
線の進行方向、即ち上記表面と平行な仮想面においては
変化していない。また、これらのレンズの場合には、製
造工程が複雑であるから、大量生産に適していない。
なお、このような欠点を是正するために、本発明者等は
、屈折率に変化を与える物質を透明基板に内部拡散する
ことにより透明基板中に形成された屈折率分布型レンズ
部分を具備するレンズ体を案出し、これを特願昭55−
128390号と゛して特許出願した。このように構成
されたレンズ体によれば、屈折率分布型レンズ部分を具
備するレンズ体を簡単な製造工程によって大量に製造す
ることができる。
、屈折率に変化を与える物質を透明基板に内部拡散する
ことにより透明基板中に形成された屈折率分布型レンズ
部分を具備するレンズ体を案出し、これを特願昭55−
128390号と゛して特許出願した。このように構成
されたレンズ体によれば、屈折率分布型レンズ部分を具
備するレンズ体を簡単な製造工程によって大量に製造す
ることができる。
この場合、上記屈折率分布型レンズ部分が共通の透明基
板に複数個設けられ、各屈折率分布型レンズ部分が、上
記共通の透明基板の共通の面に垂直な少なくとも1つの
断面内でほぼ半円形状の屈折率分布領域を有し、この半
円形状の屈折率分布領域が、上記共通の面上の−3点を
中心として放射方向に向けて次第に変化する屈折率分布
を有するのが好ましい。このように構成されたレンズ体
によれば、このレンズ体に設けられた複数個の屈折率分
布型レンズ部分をその焦点距離が比較的小さくかつ小型
に構成することができ、また、複数個の屈折率分布型レ
ンズ部分の相互の位置合せを簡単かつ正確に行うことが
できる。
板に複数個設けられ、各屈折率分布型レンズ部分が、上
記共通の透明基板の共通の面に垂直な少なくとも1つの
断面内でほぼ半円形状の屈折率分布領域を有し、この半
円形状の屈折率分布領域が、上記共通の面上の−3点を
中心として放射方向に向けて次第に変化する屈折率分布
を有するのが好ましい。このように構成されたレンズ体
によれば、このレンズ体に設けられた複数個の屈折率分
布型レンズ部分をその焦点距離が比較的小さくかつ小型
に構成することができ、また、複数個の屈折率分布型レ
ンズ部分の相互の位置合せを簡単かつ正確に行うことが
できる。
次に、このように構成したレンズ体の具体的な態様を第
2図〜第6図に示す参考例1〜3について説明する。
2図〜第6図に示す参考例1〜3について説明する。
まず、第2図〜第4図に示す参考例1について説明する
と、この屈折率分布型レンズ体は、基本的には、第2図
に示す工程を経て製造される。なお、第2図〜第4図に
は、単一の屈折率分布型レンズ部分を製造する状態が図
示されているが、実際には、第6図に示す場合と同様に
して、複数個の屈折率分布型レンズ部分が共通の透明基
板に同時に製造されるのが好ましい。
と、この屈折率分布型レンズ体は、基本的には、第2図
に示す工程を経て製造される。なお、第2図〜第4図に
は、単一の屈折率分布型レンズ部分を製造する状態が図
示されているが、実際には、第6図に示す場合と同様に
して、複数個の屈折率分布型レンズ部分が共通の透明基
板に同時に製造されるのが好ましい。
第2図において、合成樹脂、ガラス等の誘電体から成る
透明基板11には、その中心に円形の窓又は穴12aを
有するマスク12が形成されている。このマスク12の
材料は、穴12aを通して拡散される拡散源を含有する
拡散用物質に応じて決定されるが、この拡散用物質とし
て例えば硫酸塩を用いる場合には、チタン又は酸化チタ
ン(Ti島)を用いてよい。
透明基板11には、その中心に円形の窓又は穴12aを
有するマスク12が形成されている。このマスク12の
材料は、穴12aを通して拡散される拡散源を含有する
拡散用物質に応じて決定されるが、この拡散用物質とし
て例えば硫酸塩を用いる場合には、チタン又は酸化チタ
ン(Ti島)を用いてよい。
例えばTi0zをマスク材料とする場合には、まず、基
板11の全面にスパッタリング、蒸着などによってTi
(h膜を形成し、次いで、このTiO□膜をフォトレジ
スト膜で被覆する。次いで、このフォトレジスト膜のう
ちの穴12aに相当する部分を感光させ、この感光させ
た部分のフォトレジスト膜を除去する。次いで、この除
去された部分のTi0z膜を熱リン酸液で除去してから
、残りのフォトレジスト膜を除去すると、第2図に示す
ようなマスク12を有する透明基板11が得られる。な
お、上記穴12aは、必ずしも円形でなくてよく、必要
とする屈折率分布型レンズ部分の形状に合せて楕円形、
長方形などとすることができる。
板11の全面にスパッタリング、蒸着などによってTi
(h膜を形成し、次いで、このTiO□膜をフォトレジ
スト膜で被覆する。次いで、このフォトレジスト膜のう
ちの穴12aに相当する部分を感光させ、この感光させ
た部分のフォトレジスト膜を除去する。次いで、この除
去された部分のTi0z膜を熱リン酸液で除去してから
、残りのフォトレジスト膜を除去すると、第2図に示す
ようなマスク12を有する透明基板11が得られる。な
お、上記穴12aは、必ずしも円形でなくてよく、必要
とする屈折率分布型レンズ部分の形状に合せて楕円形、
長方形などとすることができる。
次に、穴12aを通して基板11内に拡散源10を拡散
させて、以下に述べる所定の屈折率分布を基板11内に
形成する。
させて、以下に述べる所定の屈折率分布を基板11内に
形成する。
第3A図及び第3B図には、レンズ体における屈折率分
布の一例が示されている。第3A図は、第4図に示すレ
ンズ体の屈折率分布型レンズ部分13の軸線方向(2軸
方向)おける屈折率分布を示し、基板11の表面11a
から裏面11bに向かうに従って屈折率が例えば二乗近
似で次第に減少して、全体として弧状に変化している。
布の一例が示されている。第3A図は、第4図に示すレ
ンズ体の屈折率分布型レンズ部分13の軸線方向(2軸
方向)おける屈折率分布を示し、基板11の表面11a
から裏面11bに向かうに従って屈折率が例えば二乗近
似で次第に減少して、全体として弧状に変化している。
また、第3B図は、上記軸線方向とは直交する方向にお
ける屈折率分布(即ち、Z軸方向の任意の点2(1にお
けるX軸方向及びy軸方向についての屈折率分布)を示
し、中心軸から遠ざかるに従って屈折率が例えば二乗近
似で次第に減少して、全体として山形の分布になってい
る。
ける屈折率分布(即ち、Z軸方向の任意の点2(1にお
けるX軸方向及びy軸方向についての屈折率分布)を示
し、中心軸から遠ざかるに従って屈折率が例えば二乗近
似で次第に減少して、全体として山形の分布になってい
る。
基板11内に拡散源10を拡散させて所定の屈折率分布
を得るための方法は、大別すれば、−6次の二通りが考
えられる。
を得るための方法は、大別すれば、−6次の二通りが考
えられる。
その一つの方法は、透明な重合体から成る合成樹脂にて
構成された透明基板11に、この重合体と共重合してそ
の屈折率を変化させる千ツマ−を拡散移動させ、次いで
、上述の共重合を行わせる方法であって、この方法は、
後述の具体例1及び2において用いられている。もう一
つの方法は、ガラス修飾酸化物を構成する第1のイオン
を含むガラス板にて構成された透明基板11に、このガ
ラス板の屈折率の増加に寄与する度合が上記第1のイオ
ンよりも大きいガラス修飾酸化物を構成し得る第2のイ
オンを交換拡散させて、この第2のイオンを上記第1の
イオンと置換させる方法であって、この方法は、後述の
具体例3及び4において用いられている。
構成された透明基板11に、この重合体と共重合してそ
の屈折率を変化させる千ツマ−を拡散移動させ、次いで
、上述の共重合を行わせる方法であって、この方法は、
後述の具体例1及び2において用いられている。もう一
つの方法は、ガラス修飾酸化物を構成する第1のイオン
を含むガラス板にて構成された透明基板11に、このガ
ラス板の屈折率の増加に寄与する度合が上記第1のイオ
ンよりも大きいガラス修飾酸化物を構成し得る第2のイ
オンを交換拡散させて、この第2のイオンを上記第1の
イオンと置換させる方法であって、この方法は、後述の
具体例3及び4において用いられている。
以上に述べたようにして得られた第4図に示すレンズ体
の一方の面に平行光線14を入射させると、この光線1
4は、屈折率分布型レンズ部分13において集束されて
、その他方の面から外部に放出され、焦点15にスポッ
ト状に集束される。
の一方の面に平行光線14を入射させると、この光線1
4は、屈折率分布型レンズ部分13において集束されて
、その他方の面から外部に放出され、焦点15にスポッ
ト状に集束される。
次に、第5図に示す参考例2について説明すると、この
第5図には、レンズ体の第2図の場合とは別の製造工程
が示されている。
第5図には、レンズ体の第2図の場合とは別の製造工程
が示されている。
第5図においては、屈折率分布型レンズ部分の軸線16
に相当するラインを中心として透明基板11の表面に円
板状マスク17が形成されてがら、基板11の屈折率の
減少に寄与する拡散源1oが拡散される。そして、この
拡散が行われた基板11の所定領域の屈折率は、拡散の
度合に応じて減少して、第3A図及び第3B図に示す特
性を有する屈折率分布型レンズ部分を具備するレンズ体
が得られる。
に相当するラインを中心として透明基板11の表面に円
板状マスク17が形成されてがら、基板11の屈折率の
減少に寄与する拡散源1oが拡散される。そして、この
拡散が行われた基板11の所定領域の屈折率は、拡散の
度合に応じて減少して、第3A図及び第3B図に示す特
性を有する屈折率分布型レンズ部分を具備するレンズ体
が得られる。
なお、第2図に示す製造工程及び第5図に示す製造工程
を経て得られるガラス体は、第4図に示すように、凸レ
ンズ作用を有する。しかし、第2図において、拡散源と
して基板11の屈折率の減少に寄与するものを用いるか
、或は、第5図において、拡散源として基板11の屈折
率の増加に寄与するものを用いれば、凹レンズ作用を有
するレンズ体を製造することができる。そして、このよ
うな凹レンズ作用を有するレンズ体の屈折率分布は、増
大と減少の方向が逆になることを除いて、第3A図及び
第3B図に示すようになる。
を経て得られるガラス体は、第4図に示すように、凸レ
ンズ作用を有する。しかし、第2図において、拡散源と
して基板11の屈折率の減少に寄与するものを用いるか
、或は、第5図において、拡散源として基板11の屈折
率の増加に寄与するものを用いれば、凹レンズ作用を有
するレンズ体を製造することができる。そして、このよ
うな凹レンズ作用を有するレンズ体の屈折率分布は、増
大と減少の方向が逆になることを除いて、第3A図及び
第3B図に示すようになる。
次に、第6図に示す参考例3について説明すると、上述
のレンズ体は、屈折率分布型レンズ部分を共通の透明基
板中に複数個設けるのが好ましいが、特に多数個の屈折
率分布型レンズ部分を共通の透明基板中にライン状又は
マトリックス状に構成するのに好適であり、第6図には
、マトリックス状に配設した場合が示されている。
のレンズ体は、屈折率分布型レンズ部分を共通の透明基
板中に複数個設けるのが好ましいが、特に多数個の屈折
率分布型レンズ部分を共通の透明基板中にライン状又は
マトリックス状に構成するのに好適であり、第6図には
、マトリックス状に配設した場合が示されている。
第6図において、個々の単位レンズ21は、第4図に示
すレンズ体と実質的に同一の構成であり、これらの単位
レンズ21が共通の透明基板11を有しかつXY方向に
マトリックス状に配置されている。この場合、マスク1
2の穴12aの直径は単位レンズ21の縦又は横の長さ
の1/3〜1/2程度であってよい。
すレンズ体と実質的に同一の構成であり、これらの単位
レンズ21が共通の透明基板11を有しかつXY方向に
マトリックス状に配置されている。この場合、マスク1
2の穴12aの直径は単位レンズ21の縦又は横の長さ
の1/3〜1/2程度であってよい。
第6図に示す上述のレンズ体の場合には、多数の屈折率
分布型レンズ部分13の相対的な位置をマスク12の形
状によって任意にかつ高精度に選定することができる。
分布型レンズ部分13の相対的な位置をマスク12の形
状によって任意にかつ高精度に選定することができる。
また、第4図に示すように単一の屈折率分布型レンズ部
分を有するレンズ体の多数個を互いに接着固定してマト
リックス状に構成する場合に生ずる光軸の不揃いを極力
防止することができ、しかも、この場合に較べて全体を
小型に構成することが可能である。
分を有するレンズ体の多数個を互いに接着固定してマト
リックス状に構成する場合に生ずる光軸の不揃いを極力
防止することができ、しかも、この場合に較べて全体を
小型に構成することが可能である。
次に、第2図に示す製造工程及び第5図に示す製造工程
の具体例を説明する。
の具体例を説明する。
具体例1
過酸化ベンゾイル(BPO)を4%加えたイソフタル酸
デイアリル(DAI)を80℃にて90分間加熱して半
重合させることによって、50mmX 50mmx 3
mmの大きさの透明基板を得た。上記DAIの屈折率は
1.570であった。
デイアリル(DAI)を80℃にて90分間加熱して半
重合させることによって、50mmX 50mmx 3
mmの大きさの透明基板を得た。上記DAIの屈折率は
1.570であった。
上記透明基板の表面に直径3.6mm、厚さ1.0mm
のポリエチレンの円板状マスクを複数個付着した後、屈
折率1.494で約80℃のメタクリル酸メチル(MM
A)の七ツマー中に上記透明基板を浸漬して、上記透明
基板の上記マスク以外の表面から上記七ツマ−をこの透
明基板内に70分間拡散移動させた。次いで、この透明
基板を80℃で5時間以上熱処理してからその表面を研
磨することによって、第3A図及び第3B図に示す特性
を有する屈折率分布型レンズ部分を具備する平板状レン
ズ体を得た。
のポリエチレンの円板状マスクを複数個付着した後、屈
折率1.494で約80℃のメタクリル酸メチル(MM
A)の七ツマー中に上記透明基板を浸漬して、上記透明
基板の上記マスク以外の表面から上記七ツマ−をこの透
明基板内に70分間拡散移動させた。次いで、この透明
基板を80℃で5時間以上熱処理してからその表面を研
磨することによって、第3A図及び第3B図に示す特性
を有する屈折率分布型レンズ部分を具備する平板状レン
ズ体を得た。
この平板状レンズ体にその前面からビーム径1n+m(
7)ヘリウム・ネオンレーザ光を平行光線として入射さ
せた処、焦点(焦点距離約25mm)において上記入射
光を25μmのスポット状に集束させることができた。
7)ヘリウム・ネオンレーザ光を平行光線として入射さ
せた処、焦点(焦点距離約25mm)において上記入射
光を25μmのスポット状に集束させることができた。
また、上記平板状レンズ体によって倒立実像が形成され
ることも確かめられた。
ることも確かめられた。
具体例2
過酸化ベンゾイルを3%加えたアリルジグライコールカ
ーボネート(通称:CR−39)を80℃にて35分間
加熱して半重合させることによって、50mmX 50
mmX 3mmの大きさの透明基板を得た。上記CR−
39の屈折率は1.504であった。
ーボネート(通称:CR−39)を80℃にて35分間
加熱して半重合させることによって、50mmX 50
mmX 3mmの大きさの透明基板を得た。上記CR−
39の屈折率は1.504であった。
その中心に直径3.9mmの円形の穴を有する厚さ1
、0mmのポリエチレンのマスクを上記透明基板の表面
に複数個付着した後、屈折率1.5775で80℃の安
息香酸ビニル(VB)のモノマー中に上記透明基板を浸
漬して、上記マスク穴から上記モノマーをその透明基板
内に60分間拡散移動させて共重合させた。次いで、こ
の透明基板を80℃で数時間熱処理してからその表面を
研磨することによって、第3A図及び第3B図に示す特
性を有する屈折率分布型レンズ部分を具備する平板状レ
ンズ体を得た。
、0mmのポリエチレンのマスクを上記透明基板の表面
に複数個付着した後、屈折率1.5775で80℃の安
息香酸ビニル(VB)のモノマー中に上記透明基板を浸
漬して、上記マスク穴から上記モノマーをその透明基板
内に60分間拡散移動させて共重合させた。次いで、こ
の透明基板を80℃で数時間熱処理してからその表面を
研磨することによって、第3A図及び第3B図に示す特
性を有する屈折率分布型レンズ部分を具備する平板状レ
ンズ体を得た。
この平板状レンズ体にその前面からビーム径1III1
1ノヘリウム・ネオンレーザ光を平行光線とじて入射さ
せた処、焦点(焦点距離約30mm)において上記入射
光を25μmのスポット状に集束させることができた。
1ノヘリウム・ネオンレーザ光を平行光線とじて入射さ
せた処、焦点(焦点距離約30mm)において上記入射
光を25μmのスポット状に集束させることができた。
具体例3
BK7と通称されている光学ガラス(SiOz68.9
重量%、BzO+10.1重量%、Na08.8重量%
、Kz08.4重量%、Ba02.8重量%)から成り
かつ50mmX 50mmX 5m+wの大きさのガラ
ス平板を透明基板として用意した。このガラス平板の屈
折率は1゜515であった。
重量%、BzO+10.1重量%、Na08.8重量%
、Kz08.4重量%、Ba02.8重量%)から成り
かつ50mmX 50mmX 5m+wの大きさのガラ
ス平板を透明基板として用意した。このガラス平板の屈
折率は1゜515であった。
直径1mmの円形の穴を複数個存する厚さ0.1μmの
マスクをTi0zのスパッタリングによって上記透明基
板の表面に形成した後、rt、so、 30モル%、Z
n5Oa 40モル%、W、SO430モル%の混塩を
600℃に加熱熔解した熔融塩中に上記透明基板を浸漬
して、上記マスク穴から上記熔融塩中のイオンを交換拡
散させる処理を80時間行った。次いで、この透明基板
に徐冷扱作を施して常温迄戻してから空気中に取出し、
次いで、その表面を研磨することによって、第3A図及
び第3B図に示す特性を有する屈折率分布型レンズ部分
を具備する平板状レンズ体を得た。
マスクをTi0zのスパッタリングによって上記透明基
板の表面に形成した後、rt、so、 30モル%、Z
n5Oa 40モル%、W、SO430モル%の混塩を
600℃に加熱熔解した熔融塩中に上記透明基板を浸漬
して、上記マスク穴から上記熔融塩中のイオンを交換拡
散させる処理を80時間行った。次いで、この透明基板
に徐冷扱作を施して常温迄戻してから空気中に取出し、
次いで、その表面を研磨することによって、第3A図及
び第3B図に示す特性を有する屈折率分布型レンズ部分
を具備する平板状レンズ体を得た。
この平板状レンズ体にその前面からビーム径゛1mmの
ヘリウム・ネオンレーザ光を平行光線として入射させた
処、焦点(焦点距離約50mm)において上記入射光を
50μmのスポット状に集束させることができた。
ヘリウム・ネオンレーザ光を平行光線として入射させた
処、焦点(焦点距離約50mm)において上記入射光を
50μmのスポット状に集束させることができた。
具体例4
SiO,60モル%、Bzos20モル%、Naz01
0モル%、T12(110モル%から成りかつ50mm
X5QHx5mmの大きさのガラス平板を透明基板とし
て用意した。このガラス平板の屈折率は1.61であっ
た。
0モル%、T12(110モル%から成りかつ50mm
X5QHx5mmの大きさのガラス平板を透明基板とし
て用意した。このガラス平板の屈折率は1.61であっ
た。
上記透明基板の表面に直径3 、6mm、厚さ0.1μ
mの円板状マスクをTi0zのスパッタリングによって
複数個形成した後、硝酸カリウムの550℃の熔融塩中
に上記透明基板を浸漬して、上記透明基板の上記マスク
以外の表面から上記熔融塩中のイオンを交換拡散させる
処理を250時間行った。
mの円板状マスクをTi0zのスパッタリングによって
複数個形成した後、硝酸カリウムの550℃の熔融塩中
に上記透明基板を浸漬して、上記透明基板の上記マスク
以外の表面から上記熔融塩中のイオンを交換拡散させる
処理を250時間行った。
次いで、この透明基板に徐冷操作を施して常温迄戻して
から空気中に取出し、次いで、その表面を研磨すること
によって、第3A図及び第3B図に示す特性を有する屈
折率分布型レンズ部分を具備する平板状レンズを得た。
から空気中に取出し、次いで、その表面を研磨すること
によって、第3A図及び第3B図に示す特性を有する屈
折率分布型レンズ部分を具備する平板状レンズを得た。
この平板状レンズ体の焦点距離は25mmであった。
なお、上述の具体例1〜4において、拡散移動又は交換
拡散の処理に先立って、透明基板の側縁及び裏面に、必
要に応じて上述のマスクと同様のマスクが形成されてよ
い。
拡散の処理に先立って、透明基板の側縁及び裏面に、必
要に応じて上述のマスクと同様のマスクが形成されてよ
い。
本発明は、前述の参考例1〜3におけるレンズ体を更に
改良して、その焦点距離が小さいレンズ体を簡単な製造
工程によって大量に製造し得るようにしたものであって
、透明基板中に形成された第1及び第2の屈折率分布型
レンズ部分を具備し、上記第1の屈折率分布型レンズ部
分は、屈折率に変化を与える物質を上記共通の透明基板
にその一方の面から内部拡散することにより形成され、
上記第2の屈折率分布型レンズ部分は、上記透明基板の
厚さ方向において上記第1の屈折率分布型レンズ部分と
対向するように、屈折率に変化を与える物質を上記共通
の透明基板にその他方の面から内部拡散することにより
形成されていることを特徴とするレンズ体に係るもので
ある。
改良して、その焦点距離が小さいレンズ体を簡単な製造
工程によって大量に製造し得るようにしたものであって
、透明基板中に形成された第1及び第2の屈折率分布型
レンズ部分を具備し、上記第1の屈折率分布型レンズ部
分は、屈折率に変化を与える物質を上記共通の透明基板
にその一方の面から内部拡散することにより形成され、
上記第2の屈折率分布型レンズ部分は、上記透明基板の
厚さ方向において上記第1の屈折率分布型レンズ部分と
対向するように、屈折率に変化を与える物質を上記共通
の透明基板にその他方の面から内部拡散することにより
形成されていることを特徴とするレンズ体に係るもので
ある。
本発明において、第1及び第2の屈折率分布型レンズ部
分の一方又は両方が、上記共通の透明基板の一方又は他
方の面に垂直な少なくとも1つの断面内でほぼ半円形状
の屈折率分布領域を有し、この半円形状の屈折率分布領
域が、上記一方又は他方の面上の一点を中心として放射
方向に向けて次第に変化する屈折率分布を有するのが好
ましい。
分の一方又は両方が、上記共通の透明基板の一方又は他
方の面に垂直な少なくとも1つの断面内でほぼ半円形状
の屈折率分布領域を有し、この半円形状の屈折率分布領
域が、上記一方又は他方の面上の一点を中心として放射
方向に向けて次第に変化する屈折率分布を有するのが好
ましい。
このように構成すれば、その焦点距離が一層小さいレン
ズ体を提供することができる。
ズ体を提供することができる。
次に、本発明の一実施例を、第2図を参照しつつ、第7
図及び第8図について説明すると、第7図及び第8図の
場合には、透明基板の両側面から拡散源を拡散させるよ
うにしている。
図及び第8図について説明すると、第7図及び第8図の
場合には、透明基板の両側面から拡散源を拡散させるよ
うにしている。
これらの第7図及び第8図において、透明基板11の両
側面に形成されるマスク22及び23は、第2図に示す
マスク12と実質的に同一のものであって、これらのマ
スク22及び23に形成されている穴22a及び23a
は、上下に互いに対向している。従って、第2図の場合
と同様の拡散が基板11の両側から行われると、第8図
に示すように、互いに対向する上下一対の屈折率分布型
レンズ部分24及び25が形成され、これらのレンズ部
分は、何れも、第3A図及び第3B図に示す特性を有し
ている。
側面に形成されるマスク22及び23は、第2図に示す
マスク12と実質的に同一のものであって、これらのマ
スク22及び23に形成されている穴22a及び23a
は、上下に互いに対向している。従って、第2図の場合
と同様の拡散が基板11の両側から行われると、第8図
に示すように、互いに対向する上下一対の屈折率分布型
レンズ部分24及び25が形成され、これらのレンズ部
分は、何れも、第3A図及び第3B図に示す特性を有し
ている。
上述のように、第1の屈折率分布型レンズ部分24と、
透明基板の厚さ方向においてこの第1のレンズ部分24
と対向する第2の屈折率分布型レンズ部分25とから成
る組合せレンズ部分を具備する平板レンズ体によれば、
−点から放射される光が一方のレンズ部分24又は25
によって集光された後、更に他方のレンズ部分25又は
24によって集光されてスポット状に集束されるから、
上記組合せレンズ部分をコンデンサレンズとして使用す
れば、焦点距離が非常に小さいレンズを提供することが
できる。
透明基板の厚さ方向においてこの第1のレンズ部分24
と対向する第2の屈折率分布型レンズ部分25とから成
る組合せレンズ部分を具備する平板レンズ体によれば、
−点から放射される光が一方のレンズ部分24又は25
によって集光された後、更に他方のレンズ部分25又は
24によって集光されてスポット状に集束されるから、
上記組合せレンズ部分をコンデンサレンズとして使用す
れば、焦点距離が非常に小さいレンズを提供することが
できる。
なお、上述の実施例においては、第2図の場合と同様に
してレンズ体を製造するようにしたが、第5図の場合と
同様にして製造することも可能である。従って、具体的
には、°既述の具体例1〜4の任意の一つに従って製造
することができる。また、互いに対向する第1及び第2
のレンズ部分24及び25から成る組合せレンズ部分を
一つの透明基板11に1個だけ形成してもよいし、2個
又はそれ以上形成してもよ(、例えば、ライン状又はマ
トリックス状(第6図参照)に多数個形成してもよい。
してレンズ体を製造するようにしたが、第5図の場合と
同様にして製造することも可能である。従って、具体的
には、°既述の具体例1〜4の任意の一つに従って製造
することができる。また、互いに対向する第1及び第2
のレンズ部分24及び25から成る組合せレンズ部分を
一つの透明基板11に1個だけ形成してもよいし、2個
又はそれ以上形成してもよ(、例えば、ライン状又はマ
トリックス状(第6図参照)に多数個形成してもよい。
また、透明基板11は、必ずしも平板状である必要はな
く、半円筒状などであってもよい。また、第1及び第2
のレンズ部分24及び25は、必ずしも第3A図及び第
3B図に示す屈折率分布を有する必要はなく、これらの
レンズ部分の一方又は両方が第1図に示す透明円柱体の
ような屈折率分布を有していてもよい。
く、半円筒状などであってもよい。また、第1及び第2
のレンズ部分24及び25は、必ずしも第3A図及び第
3B図に示す屈折率分布を有する必要はなく、これらの
レンズ部分の一方又は両方が第1図に示す透明円柱体の
ような屈折率分布を有していてもよい。
更にまた、上述の実施例において、マスク22及び23
はその後に必要に応じて取除かれてもよい。しかし、こ
れらのマスクが不透明材料から成っていると、残存する
マスクによって、透明基板の表面のうちの屈折率分布型
レンズ部分24.25以外の表面から透明基板内に光が
入射するのを防止することができる。
はその後に必要に応じて取除かれてもよい。しかし、こ
れらのマスクが不透明材料から成っていると、残存する
マスクによって、透明基板の表面のうちの屈折率分布型
レンズ部分24.25以外の表面から透明基板内に光が
入射するのを防止することができる。
本発明は、上述のように、互いに対向する第1及び第2
の屈折率分布型レンズ部分から成る組合せレンズ部分を
具備しているから、単一の屈折率分布型レンズ部分の場
合に較べて、焦点距離の小さいレンズを提供することが
でき、また、焦点距離が小さい割には、小型に構成する
ことができる。
の屈折率分布型レンズ部分から成る組合せレンズ部分を
具備しているから、単一の屈折率分布型レンズ部分の場
合に較べて、焦点距離の小さいレンズを提供することが
でき、また、焦点距離が小さい割には、小型に構成する
ことができる。
また、第1及び第2の屈折率分布型レンズ部分を共通の
基板に内部拡散により形成するようにしたから、簡単な
製造工程によって大量に製造することができ、また、第
1及び第2の屈折率分布型レンズ部分を互いに対向させ
る位置合せを簡単かつ正確に行うことができる。
基板に内部拡散により形成するようにしたから、簡単な
製造工程によって大量に製造することができ、また、第
1及び第2の屈折率分布型レンズ部分を互いに対向させ
る位置合せを簡単かつ正確に行うことができる。
第1図は従来から公知の円柱形状の屈折率分布型レンズ
の斜視図である。 第2図〜第6図は特願昭55−128390号め発明に
基づく本発明の参考例を示すものであって、第2図は参
考例1のレンズ体の製造工程を示す一部を縦断した斜視
図、第3A図は同上の屈折率分布型レンズ部分の軸線方
向における屈折率分布を示す図、第3B図は同上の屈折
率分布型レンズ部分の軸線方向とは直交する方向におけ
る屈折率分布を示す図、第4図は同上のレンズ体の一部
を縦断しかつハツチングを部分的に省略した斜視図、第
5図は第2図の場合とは別の参考例2のレンズ体の製造
工程を示す一部を縦断した斜視図、第6図は多数の屈折
率分布型レンズ部分を共通の透明基板にマトリックス状
に配設した場合の参考例3のレンズ体の一部を縦断しか
つハツチングを部分的に省略した斜視図である。 第7図及び第8図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、第7図はレンズ体の斜視図、第8図は第7図に示す
レンズ体のハツチングを部分的に省略した要部の縦断面
図である。 なお、図面に用いた符号において、 11−・−・・−・・−・−・・−・・透明基板22.
23−・−・・−・−マスク 22a、23a・・・−・−穴 24.25−・−・・−・屈折率分布型レンズ部分であ
る。
の斜視図である。 第2図〜第6図は特願昭55−128390号め発明に
基づく本発明の参考例を示すものであって、第2図は参
考例1のレンズ体の製造工程を示す一部を縦断した斜視
図、第3A図は同上の屈折率分布型レンズ部分の軸線方
向における屈折率分布を示す図、第3B図は同上の屈折
率分布型レンズ部分の軸線方向とは直交する方向におけ
る屈折率分布を示す図、第4図は同上のレンズ体の一部
を縦断しかつハツチングを部分的に省略した斜視図、第
5図は第2図の場合とは別の参考例2のレンズ体の製造
工程を示す一部を縦断した斜視図、第6図は多数の屈折
率分布型レンズ部分を共通の透明基板にマトリックス状
に配設した場合の参考例3のレンズ体の一部を縦断しか
つハツチングを部分的に省略した斜視図である。 第7図及び第8図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、第7図はレンズ体の斜視図、第8図は第7図に示す
レンズ体のハツチングを部分的に省略した要部の縦断面
図である。 なお、図面に用いた符号において、 11−・−・・−・・−・−・・−・・透明基板22.
23−・−・・−・−マスク 22a、23a・・・−・−穴 24.25−・−・・−・屈折率分布型レンズ部分であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、透明基板中に形成された第1及び第2の屈折率分布
型レンズ部分を具備し、 上記第1の屈折率分布型レンズ部分は、屈折率に変化を
与える物質を上記共通の透明基板にその一方の面から内
部拡散することにより形成され、上記第2の屈折率分布
型レンズ部分は、上記透明基板の厚さ方向において上記
第1の屈折率分布型レンズ部分と対向するように、屈折
率に変化を与える物質を上記共通の透明基板にその他方
の面から内部拡散することにより形成されていることを
特徴とするレンズ体。 2、第1及び第2の屈折率分布型レンズ部分のそれぞれ
が、上記共通の透明基板の一方及び他方の面に垂直な少
なくとも1つの断面内でほぼ半円形状の屈折率分布領域
を有し、 この半円形状の屈折率分布領域が、上記一方及び他方の
面上の一点を中心として放射方向に向けて次第に変化す
る屈折率分布を有する特許請求の範囲第1項に記載のレ
ンズ体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8094389A JPH0250103A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | レンズ体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8094389A JPH0250103A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | レンズ体 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12839080A Division JPS5753702A (en) | 1980-09-16 | 1980-09-16 | Lens body |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0250103A true JPH0250103A (ja) | 1990-02-20 |
JPH0463362B2 JPH0463362B2 (ja) | 1992-10-09 |
Family
ID=13732573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8094389A Granted JPH0250103A (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | レンズ体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0250103A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007047310A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Isuzu Seiko Glass Kk | 赤外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子の製造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4940751A (ja) * | 1972-08-22 | 1974-04-16 |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP8094389A patent/JPH0250103A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4940751A (ja) * | 1972-08-22 | 1974-04-16 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007047310A (ja) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Isuzu Seiko Glass Kk | 赤外線吸収能を有する屈折率分布型光学素子の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0463362B2 (ja) | 1992-10-09 |
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