JPH0616121B2 - フレネルレンズおよびその製造方法 - Google Patents
フレネルレンズおよびその製造方法Info
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- JPH0616121B2 JPH0616121B2 JP3096485A JP3096485A JPH0616121B2 JP H0616121 B2 JPH0616121 B2 JP H0616121B2 JP 3096485 A JP3096485 A JP 3096485A JP 3096485 A JP3096485 A JP 3096485A JP H0616121 B2 JPH0616121 B2 JP H0616121B2
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- Japan
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- fresnel lens
- substrate
- refractive index
- ion exchange
- changing portion
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明ほコヒーレント光を使用する光情報処理分野、あ
るいは光応用計測制御分野に利用できるフレネルレンズ
およびその製造方法に関するものである。
るいは光応用計測制御分野に利用できるフレネルレンズ
およびその製造方法に関するものである。
従来の技術 従来のフレネルレンズとその製造方法を第４図に示す。
第４図(a)のようにガラス基板１上にフォトレジスト２
をスピンコーティングする。次に第４図(b)のようにあ
らかじめ作製されているフレネルレンズパターンを有し
たＣｒ、マスクによりフォトレジスト２上に露光，現像
を行う。上記の方法によって製造されたフレネルレンズ
でスポット径１．５μｍを得ていた（例えば、昭和５８
年電子通信学会総合全国大会１０２９）。
第４図(a)のようにガラス基板１上にフォトレジスト２
をスピンコーティングする。次に第４図(b)のようにあ
らかじめ作製されているフレネルレンズパターンを有し
たＣｒ、マスクによりフォトレジスト２上に露光，現像
を行う。上記の方法によって製造されたフレネルレンズ
でスポット径１．５μｍを得ていた（例えば、昭和５８
年電子通信学会総合全国大会１０２９）。
発明が解決しようとする問題点 ところで光情報処理、光応用計測制御などの分野ではレ
ンズを偏光板と組み合せて使用することが多く回折，偏
光の両機能を合せ持つ素子が望まれていた。
ンズを偏光板と組み合せて使用することが多く回折，偏
光の両機能を合せ持つ素子が望まれていた。
上記のような従来のフレネルレンズの製造方法では回折
特性が偏光方向依存性を持つフレネルレンズは製造でき
なかった。
特性が偏光方向依存性を持つフレネルレンズは製造でき
なかった。
問題点を解決するための手段 本発明は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウム
を主成分とする基板と、前記基板表面からの入射光に対
する出射光の回折特性が偏光方向依存性を有するよう
に、前記基板表面にイオン交換により形成した屈折率変
化部とを備えるフレネルレンズとすることにより上記問
題点を解決する。
を主成分とする基板と、前記基板表面からの入射光に対
する出射光の回折特性が偏光方向依存性を有するよう
に、前記基板表面にイオン交換により形成した屈折率変
化部とを備えるフレネルレンズとすることにより上記問
題点を解決する。
また本発明は、ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチ
ウムを主成分とする基板表面に、マスクパターンを形成
する工程と、前記マスクパターンをマスクとして、前記
基板表面からの入射光に対する出射光の回折特性が偏光
方向依存性を有するように、前記基板表面にイオン交換
法により屈折率変化部を形成する工程とを有するフレネ
ルレンズの製造方法とするとにより上記問題点を解決す
る。
ウムを主成分とする基板表面に、マスクパターンを形成
する工程と、前記マスクパターンをマスクとして、前記
基板表面からの入射光に対する出射光の回折特性が偏光
方向依存性を有するように、前記基板表面にイオン交換
法により屈折率変化部を形成する工程とを有するフレネ
ルレンズの製造方法とするとにより上記問題点を解決す
る。
作用 本発明は基板において異常光に対する屈折率のみが変化
するというイオン交換法を用いてフレネルレンズを製造
するもので、回折特性に偏光方向依存性を持たせること
でこのレンズは回折，偏光の２機能を１部品で実現する
ことができる。
するというイオン交換法を用いてフレネルレンズを製造
するもので、回折特性に偏光方向依存性を持たせること
でこのレンズは回折，偏光の２機能を１部品で実現する
ことができる。
実施例 入射平面波の集束球面波のフレネルレンズ上での位相差
がπの整数倍となる半径がフレネルレンズの境界円の半
径に等しい。よって中心からｍ番目の境界円の半径をＲ
ｍとすれば(1)式が成立する。
がπの整数倍となる半径がフレネルレンズの境界円の半
径に等しい。よって中心からｍ番目の境界円の半径をＲ
ｍとすれば(1)式が成立する。
ここでｆは焦点距離、ｋは波数である。(1)式に従って
ガラス上にＣｒによる白黒フレネルレンズパターンのマ
スクを形成した。これにより製造されるフレネルレンズ
の仕様は波長０．６３２８μｍで素子直径３mm，焦束距
離４．６mm，パターンの最小線幅は６μｍである。
ガラス上にＣｒによる白黒フレネルレンズパターンのマ
スクを形成した。これにより製造されるフレネルレンズ
の仕様は波長０．６３２８μｍで素子直径３mm，焦束距
離４．６mm，パターンの最小線幅は６μｍである。
次に上記マスクを用いたフレネルレンズ製造工程を第１
図に示す。まず第１図(a)のようにニオブ酸リチウム５
のＸ面上にＡｌ膜６を電子ビーム蒸着により形成した。
次に第１図(b)のようにフォトレジスト２を塗布してフ
レネルレンズパターンを用いてレジスト上にパターニン
グを行った。次に第１図(c)のようにリン酸系エッチン
グ液でＡｌ膜６をエッチングする。最後に第１図(d)の
ように安息香酸中（２４０℃）１．５時間イオン交換を
行った後、Ａｌ膜６を除去する。こうしてイオン交換に
よる屈折率変化部８が形成されるイオン交換時間は以下
のように決定した。
図に示す。まず第１図(a)のようにニオブ酸リチウム５
のＸ面上にＡｌ膜６を電子ビーム蒸着により形成した。
次に第１図(b)のようにフォトレジスト２を塗布してフ
レネルレンズパターンを用いてレジスト上にパターニン
グを行った。次に第１図(c)のようにリン酸系エッチン
グ液でＡｌ膜６をエッチングする。最後に第１図(d)の
ように安息香酸中（２４０℃）１．５時間イオン交換を
行った後、Ａｌ膜６を除去する。こうしてイオン交換に
よる屈折率変化部８が形成されるイオン交換時間は以下
のように決定した。
ニオブ酸リチウム中での端数をｋ1,同イオン交換による
屈折率変化部３での端数をｋ2,折率変化部８の厚みをｄ
とすると位相差φは(2)式で与えられる。
屈折率変化部３での端数をｋ2,折率変化部８の厚みをｄ
とすると位相差φは(2)式で与えられる。
ここでΔｎは屈折率変化部８とニオブ酸リチウム５との
屈折率差，Ｋ0は真空中での波数である。この位相差を
πだけ変化させようとすると(2)式より厚みｄ＝λ／
（２△ｎ）となる。Ｈｅ−Ｎｅレーザの波長λを０．６
３２８μｍ，屈折率差を０．１２８とすると厚みｄは
２．５μｍとなり、それに要するイオン交換時間は第２
図に示すイオン交換時間とイオン交換深さの関係より
１．５時間となる。
屈折率差，Ｋ0は真空中での波数である。この位相差を
πだけ変化させようとすると(2)式より厚みｄ＝λ／
（２△ｎ）となる。Ｈｅ−Ｎｅレーザの波長λを０．６
３２８μｍ，屈折率差を０．１２８とすると厚みｄは
２．５μｍとなり、それに要するイオン交換時間は第２
図に示すイオン交換時間とイオン交換深さの関係より
１．５時間となる。
作製されたフレネルレンズ９にＨｅ−Ｎｅレーザ光を入
射させ、垂直偏光（異常光方向）と水平偏光（常光方
向）との消光比を測定したところ３０ｄＢであった。ま
た焦光面上での光強度分布を測定したところスポットサ
イズは６μｍであった。このように本実施例のフレネル
レンズは小型，軽量，製造価格が安いなどの多くの長所
を持つ。
射させ、垂直偏光（異常光方向）と水平偏光（常光方
向）との消光比を測定したところ３０ｄＢであった。ま
た焦光面上での光強度分布を測定したところスポットサ
イズは６μｍであった。このように本実施例のフレネル
レンズは小型，軽量，製造価格が安いなどの多くの長所
を持つ。
本発明のフレネルレンズの他の実施例を第３図に示す。
第３図(a)のようにイオン交換のマスクとなるニオブ酸
リチウム５上のＡｌ膜６をのこぎり波状に形成しておき
イオン交換法により第２図(b)のようにニオブ酸リチウ
ム５における屈折率変化部８をブレーズ化した。このよ
うにフレネルレンズ９をブレーズ化することによりほぼ
１００％の効率で結像を行うことができ消光比は４０ｄ
Ｂであった。なお実施例では基板にＬｉＮｂＯ3を用い
たがＬｉＴａＯ3を用いても良い。
第３図(a)のようにイオン交換のマスクとなるニオブ酸
リチウム５上のＡｌ膜６をのこぎり波状に形成しておき
イオン交換法により第２図(b)のようにニオブ酸リチウ
ム５における屈折率変化部８をブレーズ化した。このよ
うにフレネルレンズ９をブレーズ化することによりほぼ
１００％の効率で結像を行うことができ消光比は４０ｄ
Ｂであった。なお実施例では基板にＬｉＮｂＯ3を用い
たがＬｉＴａＯ3を用いても良い。
発明の効果 本発明のフレネルレンズおよびその製造方法によれば、
このフレネルレンズは回折特性が偏光方向依存性を有す
るため回折機能および偏光機能の二機能を一素子で構成
することができるコンパクト化が図れる。
このフレネルレンズは回折特性が偏光方向依存性を有す
るため回折機能および偏光機能の二機能を一素子で構成
することができるコンパクト化が図れる。
第１図は本発明の一実施例のフレネルレンズの製造工程
を説明するための図、第２図はイオン交換時間とイオン
交換深さの関係を示す図、第３図は本発明の他の実施例
のフレネルレンズの製造工程を説明するための図、第４
図は従来のフレネルレンズの製造工程を説明するための
図である。 ５……ニオブ酸リチウム、８……屈折率変化部、９……
フレネルレンズ。
を説明するための図、第２図はイオン交換時間とイオン
交換深さの関係を示す図、第３図は本発明の他の実施例
のフレネルレンズの製造工程を説明するための図、第４
図は従来のフレネルレンズの製造工程を説明するための
図である。 ５……ニオブ酸リチウム、８……屈折率変化部、９……
フレネルレンズ。
Claims (5)
- 【請求項１】ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウ
ムを主成分とする基板と、 前記基板表面からの入射光に対する出射光の回折特性が
偏光方向依存性を有するように、前記基板表面にイオン
交換により形成した屈折率変化部とを備えることを特徴
とするフレネルレンズ。 - 【請求項２】ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウ
ムを主成分とする基板にはＸ板を用いることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のフレネルレンズ。 - 【請求項３】屈折率変化部の厚みｄと、入射光の波長λ
と、前記屈折率変化部と基板との屈折率差Δｎとの間
に、 ｄ＝λ／（２・Δｎ）の関係があることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のフレネルレンズ。 - 【請求項４】ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウ
ムを主成分とする基板表面に、マスクパターンを形成す
る工程と、 前記マスクパターンをマスクとして、前記基板表面から
の入射光に対する出射光の回折特性が偏光方向依存性を
有するように、前記基板表面にイオン交換法により屈折
率変化部を形成する工程とを有することを特徴とするフ
レネルレンズの製造方法。 - 【請求項５】安息香酸中、１６０℃〜２５０℃の温度で
イオン交換法を行うことを特徴とする特許請求の範囲第
４項記載のフレネルレンズの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096485A JPH0616121B2 (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | フレネルレンズおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096485A JPH0616121B2 (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | フレネルレンズおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61189504A JPS61189504A (ja) | 1986-08-23 |
| JPH0616121B2 true JPH0616121B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=12318354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3096485A Expired - Lifetime JPH0616121B2 (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | フレネルレンズおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616121B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0630166B2 (ja) * | 1986-12-12 | 1994-04-20 | 日本電気株式会社 | 光ヘツド装置 |
| DE69330357T2 (de) * | 1992-08-07 | 2001-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optische Speichervorrichtung |
| US5815293A (en) * | 1993-02-01 | 1998-09-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Compound objective lens having two focal points |
| JP2532818B2 (ja) * | 1993-02-01 | 1996-09-11 | 松下電器産業株式会社 | 対物レンズおよび光ヘッド装置 |
| US5754512A (en) * | 1995-05-30 | 1998-05-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Correction elements to lower light intensity around an optical axis of an optical head with a plurality of focal points |
| DE19619478A1 (de) * | 1996-05-14 | 1997-11-20 | Sick Ag | Optische Anordnung mit diffraktivem optischem Element |
| TWI575257B (zh) * | 2012-12-17 | 2017-03-21 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 光學耦合透鏡以及光學通訊模組 |
| TW201426153A (zh) * | 2012-12-24 | 2014-07-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 光調變器 |
| CN107037512B (zh) * | 2017-05-19 | 2023-08-22 | 首都师范大学 | 一种高效率衍射透镜 |
-
1985
- 1985-02-19 JP JP3096485A patent/JPH0616121B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61189504A (ja) | 1986-08-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |