JP2941968B2 - 光学素子作成方法 - Google Patents
光学素子作成方法Info
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Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、光学素子作成方法に関し、より
詳細には、屈折率分布がレンズ表面の平面上の１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
有する屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）、および
レンズアレイの作成方法に関する。例えば、レンズアレ
イとしては、ファクシミリ、イメージスキャナの原稿読
み取り部、光プリンタヘッド等の結像素子に適用される
ものである。
詳細には、屈折率分布がレンズ表面の平面上の１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
有する屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）、および
レンズアレイの作成方法に関する。例えば、レンズアレ
イとしては、ファクシミリ、イメージスキャナの原稿読
み取り部、光プリンタヘッド等の結像素子に適用される
ものである。
【０００２】
【従来技術】円柱形状の屈折率分布型レンズは知られて
いる。このレンズにおいては、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、透明円柱体の一
方の面に垂直に入射される光線は、この透明円柱体内で
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前径方向に向って
減少している場合には、焦点にスポット状に集束され
る。
いる。このレンズにおいては、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、透明円柱体の一
方の面に垂直に入射される光線は、この透明円柱体内で
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前径方向に向って
減少している場合には、焦点にスポット状に集束され
る。
【０００３】また、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、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、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。
【０００４】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、屈折率分布が二次元的なものであ
る。例えば、前述の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、前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
どの問題点があった。
型レンズの場合には、屈折率分布が二次元的なものであ
る。例えば、前述の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、前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
どの問題点があった。
【０００５】この点を解決するために、例えば、特開平
２−５０１０２号公報のものが提案されている。この公
報のものは、屈折率分布型がレンズ表面の平面上の１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
布を有する屈折率分布型レンズの作成方法に関するもの
である。すなわち、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共通の透明基板中に屈折率
分布型レンズ部分を形成するようにしたレンズ体の製造
方法で、第１のモノマーを半重合させることにより透明
基板を作成し、第１のモノマーと共重合する第２のモノ
マーを上記透明基板に選択的に内部拡散した後に、上記
透明基板全体の重合を完結させることにより、屈折率分
布型レンズ部分を複数個形成するものである。
２−５０１０２号公報のものが提案されている。この公
報のものは、屈折率分布型がレンズ表面の平面上の１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
布を有する屈折率分布型レンズの作成方法に関するもの
である。すなわち、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共通の透明基板中に屈折率
分布型レンズ部分を形成するようにしたレンズ体の製造
方法で、第１のモノマーを半重合させることにより透明
基板を作成し、第１のモノマーと共重合する第２のモノ
マーを上記透明基板に選択的に内部拡散した後に、上記
透明基板全体の重合を完結させることにより、屈折率分
布型レンズ部分を複数個形成するものである。
【０００６】図８及び図９は、従来のレンズ体を示す図
で、図中、２１は透明基板、２１ａは表面、２１ｂは裏
面、２２はマスク、２２ａは円形窓（穴）、２３は屈折
率分布型レンズ部分、２４は光線、２５は焦光位置、２
６は単位レンズである。透明基板２１には、その中心に
円形の窓又は穴２２ａを有するマスク２２が形成され
る。このマスク２２の材料は、穴２２ａ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適当に決定す
ることができる。すなわち、まず、基板２１の全面にマ
スク用被覆層を形成し、次いで、このマスク用被覆層を
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２２ａ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マスク用被覆層を更に除去し
てから、残りのフォトレジスト膜を除去すると、マスク
２２を有する透明基板２１が得られる。
で、図中、２１は透明基板、２１ａは表面、２１ｂは裏
面、２２はマスク、２２ａは円形窓（穴）、２３は屈折
率分布型レンズ部分、２４は光線、２５は焦光位置、２
６は単位レンズである。透明基板２１には、その中心に
円形の窓又は穴２２ａを有するマスク２２が形成され
る。このマスク２２の材料は、穴２２ａ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適当に決定す
ることができる。すなわち、まず、基板２１の全面にマ
スク用被覆層を形成し、次いで、このマスク用被覆層を
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２２ａ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マスク用被覆層を更に除去し
てから、残りのフォトレジスト膜を除去すると、マスク
２２を有する透明基板２１が得られる。
【０００７】次に、穴２２ａを通して基板２１内に拡散
源１４を拡散させて、所定の屈折率分布を基板２１内に
形成する。なお、基板２１内に拡散源１４を拡散させて
所定の屈折率分布を得るための方法としては、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２１に、
この重合体と共重合してその屈折率を変化させるモノマ
ーを拡散移動させ、次いで、上述の共重合を行わせる方
法が用いられる。
源１４を拡散させて、所定の屈折率分布を基板２１内に
形成する。なお、基板２１内に拡散源１４を拡散させて
所定の屈折率分布を得るための方法としては、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２１に、
この重合体と共重合してその屈折率を変化させるモノマ
ーを拡散移動させ、次いで、上述の共重合を行わせる方
法が用いられる。
【０００８】また、図１０（ａ），（ｂ）は、レンズ体
における屈折率分布の一例が示されている。図１０
（ａ）は、図９に示すレンズ体の屈折率分布型レンズ部
分２３の軸線方向（ｚ軸方向）おける屈折率分布を示
し、基板２１の表面２１ａから裏面２１ｂ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、図１０（ｂ）は、上記
軸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ｚ0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、中心線から遠ざかるに従
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。
における屈折率分布の一例が示されている。図１０
（ａ）は、図９に示すレンズ体の屈折率分布型レンズ部
分２３の軸線方向（ｚ軸方向）おける屈折率分布を示
し、基板２１の表面２１ａから裏面２１ｂ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、図１０（ｂ）は、上記
軸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ｚ0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、中心線から遠ざかるに従
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。
【０００９】すなわち、前記図８〜図１０に示された従
来例のものは、透明プラスチック部材中にアレイレンズ
を形成しているため、図１１に示すように隣接レンズ間
のクロストークが大きく（有効結像光以外の光が像面に
伝達される量が多い）結像性能を著しく低下させてい
る。また、レンズの配設位置、および屈折率分布型レン
ズ（ＧＲＩＮレンズ）の長さ設定が不十分で空間での像
合成ができる構成になっていない。図１１には、クロス
トークの発生状況を説明するために、仮に正立実像が形
成される構成にした場合の例を示す。高分子材料で作成
する場合、重合による収縮が大きく寸法安定性に欠ける
という欠点がある。
来例のものは、透明プラスチック部材中にアレイレンズ
を形成しているため、図１１に示すように隣接レンズ間
のクロストークが大きく（有効結像光以外の光が像面に
伝達される量が多い）結像性能を著しく低下させてい
る。また、レンズの配設位置、および屈折率分布型レン
ズ（ＧＲＩＮレンズ）の長さ設定が不十分で空間での像
合成ができる構成になっていない。図１１には、クロス
トークの発生状況を説明するために、仮に正立実像が形
成される構成にした場合の例を示す。高分子材料で作成
する場合、重合による収縮が大きく寸法安定性に欠ける
という欠点がある。
【００１０】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、屈折率分布型レンズを形成するベース板を光吸
収部材で形成し、隣接レンズ間のクロストークを低減す
る構造とし結像性能の向上をはかること、また、ＧＲＩ
Ｎレンズの配設位置、長さを適切に定め正立実像を得る
関係を満たし、レンズ間の像合成ができる構成とするこ
とで任意の面積をカバーするレンズアレイを容易に得る
ようにした光学素子作成方法を提供することを目的とし
てなされたものである。
もので、屈折率分布型レンズを形成するベース板を光吸
収部材で形成し、隣接レンズ間のクロストークを低減す
る構造とし結像性能の向上をはかること、また、ＧＲＩ
Ｎレンズの配設位置、長さを適切に定め正立実像を得る
関係を満たし、レンズ間の像合成ができる構成とするこ
とで任意の面積をカバーするレンズアレイを容易に得る
ようにした光学素子作成方法を提供することを目的とし
てなされたものである。
【００１１】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
一端が閉鎖された中空の円筒容器が複数個密集して板状
に配設されている容器に、重合開始剤を溶解した屈折率
ｎaを有する重合体Ｐａを形成する単量体Ｍａ溶液を注
入し、熱または光等により重合させ、ゲル状態で重合を
停止させるか、あるいは重合を１００％完了させる工程
を終了した円筒容器を前記屈折率ｎaとは異なる屈折率
ｎbを有する重合体Ｐｂを形成する単量体Ｍｂ溶液中に
侵漬し、または前記単量体Ｍｂ蒸気雰囲気下に保持し、
前記重合体Ｐａ表面より他端に向け単量体Ｍｂを拡散、
共重合させて屈折率が開口端部から球面状に連続的に変
化する屈折率分布を形成すること、或いは、（２）一端
が閉鎖された中空の円筒容器が複数個密集して板状に配
設され中空以外の部分が光吸収部材で充填されている容
器に、重合開始剤を溶解した屈折率ｎaを有する重合体
Ｐａを形成する単量体Ｍａ溶液を注入し、熱または光等
により重合させ、ゲル状態で重合を停止させるか、ある
いは、重合を１００％完了させる工程を終了した円筒容
器を前記屈折率ｎaとは異なる屈折率ｎbを有する重合体
Ｐｂを形成する単量体Ｍｂ溶液中に侵漬し、または単量
体Ｍｂ蒸気雰囲気下に保持し、前記重合体Ｐａ表面より
他端に向けて単量体Ｍｂを拡散、共重合させて屈折率が
開口端部から球面状に連続的に変化する屈折率分布を形
成すること、或いは、（３）一端が閉鎖された中空の円
筒容器が複数個密集して板状に配設されている容器に、
重合開始剤を溶解した屈折率ｎaを有する重合体Ｐａを
形成する単量体Ｍａ溶液を注入し、一端が閉鎖された中
空の円筒容器に、重合開始剤を溶解した屈折率ｎaを有
する重合体Ｐａを形成する単量体Ｍａ溶液を注入し、熱
または光等により重合させ、ゲル状態で重合を停止させ
るか、あるいは重合を１００％完了させる工程を終了
し、前記円筒容器の閉鎖部材を除去したのち、該円筒容
器を前記屈折率ｎaとは異なる屈折率ｎbを有する重合体
Ｐｂを形成する単量体Ｍｂ溶液中に侵漬し、または単量
体Ｍｂ蒸気雰囲気下に保持し、前記重合体Ｐａ表面より
他端に向け単量体Ｍｂを拡散、共重合させて屈折率が開
口端部から球面状に連続的に変化する屈折率分布を形成
すること、或いは、（４）一端が閉鎖された中空の円筒
容器が複数個密集して板状に配設され、中空以外の部分
が光吸収部材で充填されている容器に、重合開始剤を溶
解した屈折率ｎaを有する重合体Ｐａを形成する単量体
Ｍａ溶液を注入し、一端が閉鎖された中空の円筒容器
に、重合開始材を溶解した屈折率ｎaを有する重合体Ｐ
ａを形成する単量体Ｍａ溶液を注入し、熱または光等に
より重合させ、ゲル状態で重合を停止させるか、あるい
は重合を１００％完了させる工程を終了し、円筒容器閉
鎖部材を除去したのち、該円筒容器を前記屈折率ｎaと
は異なる屈折率ｎbを有する重合体Ｐｂを形成する単量
体Ｍｂ溶液中に侵漬し、または単量体Ｍｂ蒸気雰囲気下
に保持し、前記重合体Ｐａ表面より他端に向け単量体Ｍ
ｂを拡散、共重合させて屈折率が開口端部から球面状に
連続的に変化する屈折率分布を形成することを特徴とも
のである。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
一端が閉鎖された中空の円筒容器が複数個密集して板状
に配設されている容器に、重合開始剤を溶解した屈折率
ｎaを有する重合体Ｐａを形成する単量体Ｍａ溶液を注
入し、熱または光等により重合させ、ゲル状態で重合を
停止させるか、あるいは重合を１００％完了させる工程
を終了した円筒容器を前記屈折率ｎaとは異なる屈折率
ｎbを有する重合体Ｐｂを形成する単量体Ｍｂ溶液中に
侵漬し、または前記単量体Ｍｂ蒸気雰囲気下に保持し、
前記重合体Ｐａ表面より他端に向け単量体Ｍｂを拡散、
共重合させて屈折率が開口端部から球面状に連続的に変
化する屈折率分布を形成すること、或いは、（２）一端
が閉鎖された中空の円筒容器が複数個密集して板状に配
設され中空以外の部分が光吸収部材で充填されている容
器に、重合開始剤を溶解した屈折率ｎaを有する重合体
Ｐａを形成する単量体Ｍａ溶液を注入し、熱または光等
により重合させ、ゲル状態で重合を停止させるか、ある
いは、重合を１００％完了させる工程を終了した円筒容
器を前記屈折率ｎaとは異なる屈折率ｎbを有する重合体
Ｐｂを形成する単量体Ｍｂ溶液中に侵漬し、または単量
体Ｍｂ蒸気雰囲気下に保持し、前記重合体Ｐａ表面より
他端に向けて単量体Ｍｂを拡散、共重合させて屈折率が
開口端部から球面状に連続的に変化する屈折率分布を形
成すること、或いは、（３）一端が閉鎖された中空の円
筒容器が複数個密集して板状に配設されている容器に、
重合開始剤を溶解した屈折率ｎaを有する重合体Ｐａを
形成する単量体Ｍａ溶液を注入し、一端が閉鎖された中
空の円筒容器に、重合開始剤を溶解した屈折率ｎaを有
する重合体Ｐａを形成する単量体Ｍａ溶液を注入し、熱
または光等により重合させ、ゲル状態で重合を停止させ
るか、あるいは重合を１００％完了させる工程を終了
し、前記円筒容器の閉鎖部材を除去したのち、該円筒容
器を前記屈折率ｎaとは異なる屈折率ｎbを有する重合体
Ｐｂを形成する単量体Ｍｂ溶液中に侵漬し、または単量
体Ｍｂ蒸気雰囲気下に保持し、前記重合体Ｐａ表面より
他端に向け単量体Ｍｂを拡散、共重合させて屈折率が開
口端部から球面状に連続的に変化する屈折率分布を形成
すること、或いは、（４）一端が閉鎖された中空の円筒
容器が複数個密集して板状に配設され、中空以外の部分
が光吸収部材で充填されている容器に、重合開始剤を溶
解した屈折率ｎaを有する重合体Ｐａを形成する単量体
Ｍａ溶液を注入し、一端が閉鎖された中空の円筒容器
に、重合開始材を溶解した屈折率ｎaを有する重合体Ｐ
ａを形成する単量体Ｍａ溶液を注入し、熱または光等に
より重合させ、ゲル状態で重合を停止させるか、あるい
は重合を１００％完了させる工程を終了し、円筒容器閉
鎖部材を除去したのち、該円筒容器を前記屈折率ｎaと
は異なる屈折率ｎbを有する重合体Ｐｂを形成する単量
体Ｍｂ溶液中に侵漬し、または単量体Ｍｂ蒸気雰囲気下
に保持し、前記重合体Ｐａ表面より他端に向け単量体Ｍ
ｂを拡散、共重合させて屈折率が開口端部から球面状に
連続的に変化する屈折率分布を形成することを特徴とも
のである。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１２】図１は、本発明による光学素子作成方法の
一実施例を説明するための構成図で、図中、１はフレー
ム、２は中空部分である。中空部分以外が光吸収部材で
充填形成された円筒容器、すなわちフレーム１の中空部
分２に屈折率ｎaを有するＰａを形成するモノマーＭａ
をａ（ｇ）、重合開始剤ｂ（ｇ）を流し込む。加熱する
ことにより重合を進行させる。重合温度Ｔ、時間ｔの条
件設定によりゲル状態で重合を停止、あるいは、重合を
１００％完了させる。次に、ｅ（℃）に加熱されたＭｂ
モノマーｆ（ｇ）中に上記により作成したブロックを入
れ、ｈ時間保持し、Ｍｂモノマーを前記Ｍａ重合体中に
拡散、重合させる。その後、拡散後のブロックをＭｂモ
ノマーから分離し、最終的にｉ（℃）、ｊ時間加熱し重
合を完了させる。このようにして、屈折率分布がレンズ
表面の平面上の１点を中心として放射方向に向けて次第
に変化する。
一実施例を説明するための構成図で、図中、１はフレー
ム、２は中空部分である。中空部分以外が光吸収部材で
充填形成された円筒容器、すなわちフレーム１の中空部
分２に屈折率ｎaを有するＰａを形成するモノマーＭａ
をａ（ｇ）、重合開始剤ｂ（ｇ）を流し込む。加熱する
ことにより重合を進行させる。重合温度Ｔ、時間ｔの条
件設定によりゲル状態で重合を停止、あるいは、重合を
１００％完了させる。次に、ｅ（℃）に加熱されたＭｂ
モノマーｆ（ｇ）中に上記により作成したブロックを入
れ、ｈ時間保持し、Ｍｂモノマーを前記Ｍａ重合体中に
拡散、重合させる。その後、拡散後のブロックをＭｂモ
ノマーから分離し、最終的にｉ（℃）、ｊ時間加熱し重
合を完了させる。このようにして、屈折率分布がレンズ
表面の平面上の１点を中心として放射方向に向けて次第
に変化する。
【００１３】図１の例は、外形が矩形形状のものを示
す。モノマーの液体をフレーム１の内部に充填する際に
プレート８で片側を封止すると液体が漏れるのを防止で
きる。ここで、フレーム１はカーボン等の光吸収剤等を
分散させたプラスチック、ガラス、金属等を用いること
ができる。Ｍａとして、例えば、２．２．２トリフロロ
エチルメタクリレート、１．１．５トリヒドロパーフロ
ロペンチルメタクリメート等フッ素を含んだメタクリル
酸系のモノマー、あるいは、以下の式で表されるモノマ
ー等を選択することができる。
す。モノマーの液体をフレーム１の内部に充填する際に
プレート８で片側を封止すると液体が漏れるのを防止で
きる。ここで、フレーム１はカーボン等の光吸収剤等を
分散させたプラスチック、ガラス、金属等を用いること
ができる。Ｍａとして、例えば、２．２．２トリフロロ
エチルメタクリレート、１．１．５トリヒドロパーフロ
ロペンチルメタクリメート等フッ素を含んだメタクリル
酸系のモノマー、あるいは、以下の式で表されるモノマ
ー等を選択することができる。
【００１４】
【表１】
【００１５】モノマーＭｂとして、例えば、メタクリレ
ート系ではベンジルアクリレート、ビニルフェニルアク
リレート、エチレンジメタクリレート、ベンジルメタク
リレート、βメタリルメタクリレートほか、以下に示す
基を２種類以上有する（同一基でも可）モノマーより選
択することもできる。
ート系ではベンジルアクリレート、ビニルフェニルアク
リレート、エチレンジメタクリレート、ベンジルメタク
リレート、βメタリルメタクリレートほか、以下に示す
基を２種類以上有する（同一基でも可）モノマーより選
択することもできる。
【００１６】
【表２】
【００１７】モノマーＭａの重合体ポリマーＰａの屈折
率をｎa、モノマーＭｂの重合体ポリマーＰｂの屈折率
をｎbとすると、ｎa＜ｎbとなる。また、重合開始剤に
はヒドロキノン、ベンジルパーオキサイド等任意のもの
を使用できる。図２は、屈折率分布の形成工程を示す図
で、図中、３は充填物、４は屈折率分布の形成部、５は
重合物、６はフレームで、その他図１と同じ作用をする
部分は同一の符号を付してある。図（ａ）にはフレーム
のみの状態、図（ｂ）にはＭａモノマーをフレームの中
空部に充填し、加熱保温により重合を開始してゲル化し
た状態、図（ｃ），図（ｄ）にはＭｂモノマーを拡散さ
せたのち重合し、屈折率分布がレンズ表面の平面上の１
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
分布を形成した状態を示す。図（ｂ）ののち直接図
（ｃ）の右側に示すように両面から同時に拡散をおこな
ってもよい。条件の適正設定により屈折率分布（ＧＲＩ
Ｎ）単レンズの光量分布を制御することが可能である。
率をｎa、モノマーＭｂの重合体ポリマーＰｂの屈折率
をｎbとすると、ｎa＜ｎbとなる。また、重合開始剤に
はヒドロキノン、ベンジルパーオキサイド等任意のもの
を使用できる。図２は、屈折率分布の形成工程を示す図
で、図中、３は充填物、４は屈折率分布の形成部、５は
重合物、６はフレームで、その他図１と同じ作用をする
部分は同一の符号を付してある。図（ａ）にはフレーム
のみの状態、図（ｂ）にはＭａモノマーをフレームの中
空部に充填し、加熱保温により重合を開始してゲル化し
た状態、図（ｃ），図（ｄ）にはＭｂモノマーを拡散さ
せたのち重合し、屈折率分布がレンズ表面の平面上の１
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
分布を形成した状態を示す。図（ｂ）ののち直接図
（ｃ）の右側に示すように両面から同時に拡散をおこな
ってもよい。条件の適正設定により屈折率分布（ＧＲＩ
Ｎ）単レンズの光量分布を制御することが可能である。
【００１８】図３は、本発明による光学素子作成方法の
他の実施例を示す図で、図中、６は外形を円柱体にした
フレームで、該フレーム６は用途により最適の形状を選
択できる。
他の実施例を示す図で、図中、６は外形を円柱体にした
フレームで、該フレーム６は用途により最適の形状を選
択できる。
【００１９】図３は、本発明による光学素子作成方法の
更に他の実施例を示す図で、図中、７は直方体の形状を
したフレームである。中空の円筒が複数個密集して板状
に配設され、中空部分以外が光吸収部材で充填形成され
た円筒容器、すなわちフレーム１の中空部分に屈折率ｎ
aを有するＰａを形成するモノマーＭａをａ（ｇ）、重
合開始剤ｂ（ｇ）を流し込む。加熱することにより重合
を進行させる。重合温度Ｔ、時間ｔの条件設定によりゲ
ル状態で重合を停止、あるいは、重合を１００％完了さ
せる。次に、ｅ（℃）に加熱されたＭｂモノマーｆ
（ｇ）中に上記により作成したブロックを入れ、ｈ時間
保持し、Ｍｂモノマーを前記Ｍａ重合体中に拡散、重合
させる。その後、拡散後のブロックをＭｂモノマーから
分離し、最終的にｉ（℃）、ｊ時間加熱し重合を完了さ
せ、屈折率分布がレンズ表面の平面上の１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形成し
たものである。
更に他の実施例を示す図で、図中、７は直方体の形状を
したフレームである。中空の円筒が複数個密集して板状
に配設され、中空部分以外が光吸収部材で充填形成され
た円筒容器、すなわちフレーム１の中空部分に屈折率ｎ
aを有するＰａを形成するモノマーＭａをａ（ｇ）、重
合開始剤ｂ（ｇ）を流し込む。加熱することにより重合
を進行させる。重合温度Ｔ、時間ｔの条件設定によりゲ
ル状態で重合を停止、あるいは、重合を１００％完了さ
せる。次に、ｅ（℃）に加熱されたＭｂモノマーｆ
（ｇ）中に上記により作成したブロックを入れ、ｈ時間
保持し、Ｍｂモノマーを前記Ｍａ重合体中に拡散、重合
させる。その後、拡散後のブロックをＭｂモノマーから
分離し、最終的にｉ（℃）、ｊ時間加熱し重合を完了さ
せ、屈折率分布がレンズ表面の平面上の１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形成し
たものである。
【００２０】図５は、本発明による光学素子作成方法の
更に他の実施例を示す図である。２次元配列されたレン
ズ間の合成光量分布の不均一性（光量ムラ）をより低減
するために、レンズを千鳥配列したものである。このよ
うにすることで、レンズの配列周期に応じて発生する光
量ムラを低減することができる。
更に他の実施例を示す図である。２次元配列されたレン
ズ間の合成光量分布の不均一性（光量ムラ）をより低減
するために、レンズを千鳥配列したものである。このよ
うにすることで、レンズの配列周期に応じて発生する光
量ムラを低減することができる。
【００２１】図６（ａ），（ｂ）は、本発明による光学
素子作成方法の更に他の実施例を示す図である。１列あ
るいは２列のレンズアレイを形成した例で、ファクシミ
リ、イメージスキャナの原稿読み取り部、光プリンタヘ
ッド等の結像素子として用いられる。
素子作成方法の更に他の実施例を示す図である。１列あ
るいは２列のレンズアレイを形成した例で、ファクシミ
リ、イメージスキャナの原稿読み取り部、光プリンタヘ
ッド等の結像素子として用いられる。
【００２２】図７は、アレイレンズに形成した際の像合
成状態を示す図で、図中、１１〜１４及び１１′〜１
４′は像である。それぞれのレンズで各レンズの径以上
の領域をカバーするように諸元を定め、各レンズで形成
される像を合成することができる。また、レンズの境界
部分に遮光層が形成されているため隣接レンズ間のクロ
ストークが発生しない。
成状態を示す図で、図中、１１〜１４及び１１′〜１
４′は像である。それぞれのレンズで各レンズの径以上
の領域をカバーするように諸元を定め、各レンズで形成
される像を合成することができる。また、レンズの境界
部分に遮光層が形成されているため隣接レンズ間のクロ
ストークが発生しない。
【００２３】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 （１）請求項１、請求項３に対応する効果；屈折率分型
レンズを形成するベース板をレンズとは別の部材で形成
するため、寸法安定性が高い、フレームを最初から必要
な形状に加工しておくことができ、組付けが容易になる
などの効果も期待できる。 （２）請求項２、請求項４に対応する効果；屈折率分型
レンズを形成するベース板を光吸収部材で形成するた
め、隣接レンズ間のクロストークを低減することができ
結像性能の向上がはかれる。また、ＧＲＩＮレンズの配
設位置、長さを適切に定め正立実像を得る関係を満た
し、レンズ間の像合成ができる構成とすることで任意の
面積をカバーするレンズアレイを容易に得ることができ
る。
と、以下のような効果がある。 （１）請求項１、請求項３に対応する効果；屈折率分型
レンズを形成するベース板をレンズとは別の部材で形成
するため、寸法安定性が高い、フレームを最初から必要
な形状に加工しておくことができ、組付けが容易になる
などの効果も期待できる。 （２）請求項２、請求項４に対応する効果；屈折率分型
レンズを形成するベース板を光吸収部材で形成するた
め、隣接レンズ間のクロストークを低減することができ
結像性能の向上がはかれる。また、ＧＲＩＮレンズの配
設位置、長さを適切に定め正立実像を得る関係を満た
し、レンズ間の像合成ができる構成とすることで任意の
面積をカバーするレンズアレイを容易に得ることができ
る。
【図１】本発明による光学素子作成方法の一実施例を説
明するための図である。
明するための図である。
【図２】屈折率分布の形成工程を示す図である。
【図３】本発明による光学素子作成方法の他の実施例を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明による光学素子作成方法の更に他の実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図５】本発明による光学素子作成方法の更に他の実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図６】本発明による光学素子作成方法の更に他の実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図７】アレイレンズに形成した際の像合成状態を示す
図である。
図である。
【図８】従来のレンズ体（単体）を示す図である。
【図９】従来のレンズ体（複数体）を示す図である。
【図１０】レンズ体における屈折率光分布の一例を示す
図である。
図である。
【図１１】隣接レンズ間のフロストークを示す図であ
る。
る。
１ フレーム（矩形体） ２ 中空部分 ３ 充填物 ４ 屈折率分布の形成部 ５ 重合物 ６ フレーム（円柱体） ７ フレーム（直方体） ８ プレート
Claims (4)
- 【請求項１】 一端が閉鎖された中空の円筒容器が複数
個密集して板状に配設されている容器に、重合開始剤を
溶解した屈折率ｎaを有する重合体Ｐａを形成する単量
体Ｍａ溶液を注入し、熱または光等により重合させ、ゲ
ル状態で重合を停止させるか、あるいは重合を１００％
完了させる工程を終了した円筒容器を前記屈折率ｎaと
は異なる屈折率ｎbを有する重合体Ｐｂを形成する単量
体Ｍｂ溶液中に侵漬し、または前記単量体Ｍｂ蒸気雰囲
気下に保持し、前記重合体Ｐａ表面より他端に向け単量
体Ｍｂを拡散、共重合させて屈折率が開口端部から球面
状に連続的に変化する屈折率分布を形成することを特徴
とする光学素子作成方法。 - 【請求項２】 一端が閉鎖された中空の円筒容器が複数
個密集して板状に配設され中空以外の部分が光吸収部材
で充填されている容器に、重合開始剤を溶解した屈折率
ｎaを有する重合体Ｐａを形成する単量体Ｍａ溶液を注
入し、熱または光等により重合させ、ゲル状態で重合を
停止させるか、あるいは重合を１００％完了させる工程
を終了した円筒容器を前記屈折率ｎaとは異なる屈折率
ｎbを有する重合体Ｐｂを形成する単量体Ｍｂ溶液中に
侵漬し、または単量体Ｍｂ蒸気雰囲気下に保持し、前記
重合体Ｐａ表面より他端に向けて単量体Ｍｂを拡散、共
重合させて屈折率が開口端部から球面状に連続的に変化
する屈折率分布を形成することを特徴とする光学素子作
成方法。 - 【請求項３】 一端が閉鎖された中空の円筒容器が複数
個密集して板状に配設されている容器に、重合開始剤を
溶解した屈折率ｎaを有する重合体Ｐａを形成する単量
体Ｍａ溶液を注入し、一端が閉鎖された中空の円筒容器
に、重合開始剤を溶解した屈折率ｎaを有する重合体Ｐ
ａを形成する単量体Ｍａ溶液を注入し、熱または光等に
より重合させ、ゲル状態で重合を停止させるか、あるい
は重合を１００％完了させる工程を終了し、前記円筒容
器の閉鎖部材を除去したのち、該円筒容器を前記屈折率
ｎaとは異なる屈折率ｎbを有する重合体Ｐｂを形成する
単量体Ｍｂ溶液中に侵漬し、または単量体Ｍｂ蒸気雰囲
気下に保持し、前記重合体Ｐａ表面より他端に向け単量
体Ｍｂを拡散、共重合させて屈折率が開口端部から球面
状に連続的に変化する屈折率分布を形成することを特徴
とする光学素子作成方法。 - 【請求項４】 一端が閉鎖された中空の円筒容器が複数
個密集して板状に配設され、中空以外の部分が光吸収部
材で充填されている容器に、重合開始剤を溶解した屈折
率ｎaを有する重合体Ｐａを形成する単量体Ｍａ溶液を
注入し、一端が閉鎖された中空の円筒容器に、重合開始
材を溶解した屈折率ｎaを有する重合体Ｐａを形成する
単量体Ｍａ溶液を注入し、熱または光等により重合さ
せ、ゲル状態で重合を停止させるか、あるいは重合を１
００％完了させる工程を終了し、前記円筒容器の閉鎖部
材を除去したのち、該円筒容器を前記屈折率ｎaとは異
なる屈折率ｎbを有する重合体Ｐｂを形成する単量体Ｍ
ｂ溶液中に侵漬し、または単量体Ｍｂ蒸気雰囲気下に保
持し、前記重合体Ｐａ表面より他端に向け単量体Ｍｂを
拡散、共重合させて屈折率が開口端部から球面状に連続
的に変化する屈折率分布を形成することを特徴とする光
学素子作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1141591A JP2941968B2 (ja) | 1991-01-07 | 1991-01-07 | 光学素子作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1141591A JP2941968B2 (ja) | 1991-01-07 | 1991-01-07 | 光学素子作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04234702A JPH04234702A (ja) | 1992-08-24 |
| JP2941968B2 true JP2941968B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=11777414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1141591A Expired - Fee Related JP2941968B2 (ja) | 1991-01-07 | 1991-01-07 | 光学素子作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2941968B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001035147A1 (fr) * | 1999-11-10 | 2001-05-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Lentille optique et dispositif laser à semi-conducteurs |
-
1991
- 1991-01-07 JP JP1141591A patent/JP2941968B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04234702A (ja) | 1992-08-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |