レンズアレイ、そのレンズアレイの製造方法および感光性ガラスプレート
レンズアレイ、そのレンズアレイの製造方法がここに記載されている。レンズアレイは、比較的少量の感光性物質（例えば、銀、金またはそれらの組合せ）を含有する感光性ガラスプレートから、この感光性ガラスプレートに露光工程、加熱処理工程および必要に応じてのイオン交換工程を施したときに、レンズであるガラス領域を含み、各レンズの周りに位置する不透明乳白領域も含むガラス複合プレートになるように製造される。このレンズアレイは、同様の露光、熱処理およびイオン交換工程が施された従来の感光性ガラスプレートから製造された従来のレンズアレイに見られる黄色のレンズよりも大きいサグ高さを示す無色透明レンズを有する。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、ハレス(Hares)等の、レンズアレイおよびそのレンズアレイの製造方法と題する、２００２年１０月４日に出願された米国仮特許出願第６０／４１６０７６号の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、概して、フォトニクス分野に関し、特に、レンズアレイおよびそのレンズアレイを、比較的少量の感光性物質（例えば、銀、金またはそれらの組合せ）を有する感光性ガラスプレートから製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
今日、レンズアレイを感光性ガラスプレートから製造できるとがよく知られている。実際に、本発明の譲受人であるコーニング社の科学者達は、ＦＯＴＯＦＯＲＭ（登録商標）として知られる感光性ガラスプレートおよびレンズアレイを形成するのに使用できるＳＭＩＬＥ（登録商標）プロセスとして知られているプロセスを開発し、その特許権を取った。「ＳＭＩＬＥ」プロセスが、ここに引用する特許文献１、２および３に詳細に論じられている。一方で、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスが、ここに引用する特許文献４、５、６、７、８、９および１０に詳細に論じられている。「ＳＭＩＬＥ」プロセスが施された「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスから製造された従来のレンズアレイの例が、図１Ａおよび１Ｂに関して以下に記載されている。
【０００４】
図１Ａ〜１Ｂを参照すると、「ＳＭＩＬＥ」プロセスが施された「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスから製造された１６×２０のレンズアレイ１００の正面図と断面側面図がそれぞれ示されている。基本的に、「ＳＭＩＬＥ」プロセスは、従来のレンズアレイ１００を製造するために、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスに、紫外線露光工程、熱処理工程および所望であれば、イオン交換工程を施す。特に、従来のレンズアレイ１００は、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスの選択された部分を、好ましくは２４０〜４００ｎｍ（最も好ましくは３００〜３５０ｎｍ）の間の波長を持つ紫外線に約３分間に亘り露光し、次いで、露光された「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスを６００℃で４０分間に亘り熱処理することにより製造することができる。このように製造された従来のレンズアレイ１００は、５〜１５μｍのサグ高さ(sag height)を持つレンズ１１０を有する（図１Ｂ参照）。従来のレンズアレイ１００にイオン交換処理を施しても差し支えなく、その場合、レンズアレイ１００は、５００℃のＫＮＯ3塩浴中に６４時間に亘り浸漬される。イオン交換処理により、レンズ１１０が望ましくない黄色を呈するだけでなく、レンズ１１０のサグ高さが約３８〜６１μｍまで増加する（表１参照）。サグは、曲率半径および、したがって、以下の方程式により形成されたレンズ１１０の焦点距離と光の集結するパワーを制御するパラメータである：
Ｒc＝ｒL2／２δ （１）
ここで、Ｒcは曲率半径であり、δはサグであり、ｒLはレンズの半径である。
【０００５】
レンズ１１０の色およびサグの大きさはレンズの性能に直接影響を与えるので、今日、科学者達は、レンズアレイの製造に用いられる感光性ガラスプレート（「ＦＯＴＦＯＲＭ」ガラス）の組成を改善しようと絶えず試みている。
【特許文献１】米国特許第４５７２６１１号明細書
【特許文献２】米国特許第４５１８２２２号明細書
【特許文献３】米国特許第５０６２８７７号明細書
【特許文献４】米国特許第２３２６０１２号明細書
【特許文献５】米国特許第２４２２４７２号明細書
【特許文献６】米国特許第２５１５９３６号明細書
【特許文献７】米国特許第２５１５９３８号明細書
【特許文献８】米国特許第２５１５２７５号明細書
【特許文献９】米国特許第２５１５９４２号明細書
【特許文献１０】米国特許第２５１５９４３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、比較的大きなサグ高さを示す無色透明レンズを有するレンズアレイを製造するのに使用できる感光性ガラスプレートの新たな組成が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この必要性と他の必要性は、本発明のレンズアレイおよび方法により満たされる。
【０００８】
本発明は、比較的少量の感光性物質（例えば、銀、金またはそれらの組合せ）を含有する感光性ガラスプレートから、その感光性ガラスプレートに露光工程、熱処理工程、および必要に応じてのイオン交換工程を施したときに、レンズであるガラス領域を含み、各レンズの周りに位置する不透明乳白領域も含むガラス複合プレートになるように製造されるレンズアレイを含む、本発明のレンズアレイは、同様の露光、熱処理およびイオン交換工程が施された従来の感光性ガラスプレートから製造された従来のレンズアレイにおける黄色のレンズと比較して、より大きいサグ高さを持つ無色透明レンズを有する。本発明はまた、そのレンズアレイを製造する方法を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照して、より完全に理解されるであろう。
【００１０】
図２〜３を参照すると、本発明によるレンズアレイ３００およびレンズアレイ３００を製造する好ましい方法２００が開示されている。本発明をより分かり易く説明するために、レンズアレイ３００を製造するのに使用できる感光性ガラスの異なる組成について詳しく論じる前に、レンズアレイ３００およびレンズアレイ３００を製造する好ましい方法２００について詳しく論じる。
【００１１】
図２および図３Ａ〜３Ｆを参照すると、レンズアレイ３００を製造する好ましい方法２００の流れ図および好ましい方法２００における異なる工程でのレンズアレイ３００の様々な断面側面図と正面図がそれぞれ示されている。始めの工程２０２で、フォトマスク３０２を感光性ガラスプレート３０４と接触して配置する（図３Ａ参照）。好ましい実施の形態において、感光性ガラスプレート３０４は、所定の量の感光性物質（例えば、銀、金またはそれらの組合せ）を含有する、光核形成可能（photonucleable）かつ結晶化可能なケイ酸リチウムガラスプレートである。この好ましい感光性ガラスプレート３０４は、レンズアレイ３００内でレンズが望ましい区域において微量の乳白形成を防ぐために、熱処理工程２０６の前の全ての段階で、周囲の紫外線露光（例えば、日光、フィルタ処理されていない人工光）から保護する必要がある。好ましい感光性ガラスプレート３０４の例示としてのケイ酸塩ガラス組成を、以下の表２および３Ａ〜３Ｂを参照してより詳しく説明する。
【００１２】
フォトマスク３０２と感光性ガラスプレート３０４との接触は、フォトマスク３０２上の特徴構造の間隔が比較的大きい、例えば、約１０μｍ以上である場合、空気界面３０３であって差し支えない。空気界面３０３の代わりは、フォトマスク３０２と感光性ガラスプレート３０４との間に配置できる屈折率整合流体（例えば、グリセリン）である。例えば、フォトマスク３０２と感光性ガラスプレート３０４との間にグリセリンの膜が配置されるグリセリン真空技法として知られている技法を使用することができる。次いで、真空引きにより、フォトマスク３０２を感光性ガラスプレート３０４上に引きつけ、過剰のグリセリンを絞り出して、フォトマスク３０２と感光性ガラスプレート３０４との間の界面に連続した均一なグリセリン膜を生じるように感光性ガラスプレート３０４を真空取付具上に取り付ける。
【００１３】
工程２０２前に、感光性ガラスプレート３０４を研削し、研磨して、レンズアレイ３００として使用するのに適切な大きさの基板を製造する。感光性ガラスプレート３０４の典型的な寸法は、４インチ×４インチ×０．１６０インチ（約１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．４ｃｍ）である。この幅と長さは用途により大きく異なって差し支えないが、厚さは約０．０７５インチ（約０．１９ｃｍ）以上または約０．２５インチ（約０．０６３ｃｍ）以下であることが好ましい。
【００１４】
工程２０４で、フォトマスク３０２および感光性ガラスプレート３０４の選択された領域を紫外線３０５に露光させる（図３Ｂ）。好ましい実施の形態において、フォトマスクは、感光性ガラスプレート３０４上の露光パターンを制御するのに使用される、石英上にクロムが付着した（クロム・オン・石英）フォトマスク３０２である。クロム・オン・石英フォトマスク３０２は、石英基板３０２ａおよびクロム層３０２ｂを含む。フォトマスク３０２のクロム層３０２ｂ中のクロムは、感光性ガラスプレート３０４内の所望の乳白領域３０６（斜線部分として示されている）に対応するクロム層の区域には含まれていない。特に、各乳白領域３０６はガラス相とメタケイ酸リチウムのナノ結晶相との複合体であり、ナノ結晶相は複合体の約２０体積％を占める。他方で、フォトマスク３０２のクロム層３０２ｂ内のクロムは、感光性ガラスプレート３０４内の所望のガラス領域３０８（透明領域として示されている）に対応するクロム層の領域内に存在する。
【００１５】
露光工程２０４は、感光性ガラスプレート３０４内の乳白領域（光を透過させない将来の乳白領域３０６）に核を形成させるのに十分なエネルギーを持ち、感光性ガラスプレート３０４を通して露光が明確に画成されるように十分に平行な紫外線または短波放射線を発生できるどのような方法により行っても差し支えない。例えば、平行１０００ワットＨｇ／Ｘｅアーク源を用いて、感光性ガラスプレート３０４を露光することができる。この実例において、出力ビームは、５インチ×５インチ（約１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍ）のフォトマスク３０２に十分過ぎるほどの約１０インチ（約２５ｃｍ）の直径である。紫外線の強度は、３〜４分間の露光時間で、５〜１０ｍＷ／ｃｍ2の範囲にある。Ｈｇ／Ｘｅ源以外に、例えば、エキシマレーザ（３０９〜３５０ｎｍ）、波長可変ＹＡＧ（３００〜４００ｎｍ）を含む他の紫外線源を用いても差し支えない。露光工程２０４後、フォトマスク３０２を、露光された感光性ガラスプレート３０４から分離し、必要であれば、露光された感光性ガラスプレート３０４を石鹸と水で洗浄して、熱処理工程２０６の前にグリセリンを除去する。
【００１６】
工程２０６で、露光された感光性ガラスプレート３０４を加熱して、その中に乳白領域３０６（斜線領域として示されている）およびガラス領域３０８（透明領域として示されている）を形成する（図３Ｃ参照）。好ましい実施の形態において、加熱工程２０６は、露光された感光性ガラスプレート３０４が蓋されたステンレス鋼製箱内に配置される炉内で行われ、炉の雰囲気は、流動乾燥窒素を有してなる。特に、露光された感光性ガラスプレート３０４は、露光された感光性ガラスプレート３０４の露光された面が上向きで、形成体または平らなプレート上に配置されている。この形成体は、熱処理工程２０６中に、露光された感光性ガラスプレート３０４が融着せず、熱処理工程２０６中に変形しないどのようなガラス、セラミックまたはガラスセラミック材料であっても差し支えない。粉末Ａｌ2Ｏ3（例えば）を、離型剤として作用するように形成体上に広げても差し支えない。典型的な熱処理スケジュールは以下のとおりである：
・ ４８０℃まで４６０℃／時で加熱
・ ６１５℃まで１５０℃／時で加熱
・ ６０分間に亘り６１５℃で保持
・ 炉の冷める速度で冷却
加熱工程２０６中、乳白領域３０６は、感光性ガラスプレート３０４内のガラス領域３０８よりも著しく収縮する（図３Ｃ参照）。工程２０２、２０４および２０６が完了した後、加熱された感光性ガラスプレート３０４を、基本的にガラス複合プレート３０４である熱形成されたレンズアレイ３００に転換させる（図３Ｃ）。
【００１７】
好ましい実施の形態において、レンズアレイ３００は、感光性ガラスプレート３０４を、好ましくは２４０〜４００ｎｍ（最も好ましくは３００〜３５０ｎｍ）の間の波長を持つ紫外線に露光し、その後、露光された感光性ガラスプレート３０４を６１５℃で１時間に亘り熱処理して、乳白領域３０６およびガラス領域３０８を形成することにより製造できる。
【００１８】
乳白領域３０６は、結晶質粒子を有し、それゆえ、ガラス領域３０８よりも大きい密度を有する。乳白領域３０６中の結晶質粒子の成長を可能にする核形成の機構は、感光性ガラスプレート３０４中のセリウムIII（Ｃｅ3+）が紫外線を吸収し、セリウムIV（Ｃｅ4+）に転化し、これにより、電子が放出される時に始まる。この電子は、感光性ガラスプレート３０４中の金属イオン、例えば、銀イオン（Ａｇ1+）により吸収され、これらのイオンを金属（例えば、Ａｇ0）に転化させる。
【００１９】
このように製造された熱形成レンズアレイ３００は、従来のレンズアレイ１００内のレンズ１１０により示されるサグ高さよりも大きいサグ高さを示すガラス領域３０８として示されたレンズ３１０を有する。（図１Ｂを図３Ｃと比較する）。本発明のレンズアレイ３００により示される大きなサグ高さの結果として、これらのレンズ３１０は、より小さなモードフィールド径およびより短い距離のビームウェストを示す。それゆえ、ガラスの単位面積当たりより多い数のレンズ３１０が得られる、より小さなレンズアレイ３００を製造でき、これは転じて、コストの節約と言い換えられる。
【００２０】
レンズ３１０のサグ高さにおける改善は、レンズアレイ３００を製造するのに用いられる（表２および３Ａ〜３Ｂ参照）、本発明者等により開発された、改善されたケイ酸塩ガラス組成／感光性ガラスプレート３０４の直接的な結果である。
【００２１】
再度、図２および３Ｄ〜３Ｆを参照すると、工程２０８（随意的）で、熱形成レンズアレイ３００にイオン交換プロセスを施して、向上したレンズアレイ３００を形成しても差し支えない（図３Ｄ参照）。基本的に、長期間のイオン交換工程２０８は、レンズアレイ３００内のレンズ３１０のサグ高さをさらに増大させるために用いられる。好ましい実施の形態において、長期間のイオン交換工程２０８は、熱形成レンズアレイ３００を５００℃のＫＮＯ3溶融塩浴中に６４時間に亘り浸漬することにより完了できる。イオン交換工程２０８が施されたレンズアレイ３００は、熱成形レンズアレイ３００内のレンズのサグ高さよりもさらに大きいサグ高さを持つレンズ３１０を示す（図３Ｃを図３Ｄと比較する）。
【００２２】
再度、従来技術では、工程２０２、２０４、２０６および長期間のイオン交換工程２０８の後、黄色を呈するレンズ１１０を有する従来のレンズアレイ１００しか製造できなかったことに留意すべきである。レンズ１１０の黄色は、レンズ１１０の透過率に悪影響を及ぼす望ましくない性質である。本発明者等は、多量の感光性物質（例えば、銀）により、従来のレンズアレイ１００内のレンズ１１０は、レンズアレイ１００に長期間のイオン交換工程を施した時に黄色に変色すると考えている。特に、本発明者等は、レンズ１１０は、イオン交換工程における長期間の熱によって、レンズ１１０（露光されていないガラス領域）内の銀が還元されると考えている。
【００２３】
それゆえ、本発明により工程２０２、２０４、２０６および２０８を完了した後、同様に製造した従来のレンズアレイ１００内の黄色のレンズ１１０よりもサグ高さの大きい、Ｍ×Ｎアレイの無色透明のレンズ３１０（例えば、両凸レンズ、平凸レンズ、両等凸レンズ）を有するレンズアレイ３００を製造することができる。これは、レンズアレイ３００を製造するのに用いられる感光性ガラスプレート３０４は、従来のレンズアレイ１００を製造するのに用いられる感光性ガラスプレートとは異なるケイ酸塩ガラス組成を有するからである。以下、新規と以前の感光性ガラスプレートの差を、表１、２および３Ａ〜３Ｂを参照して、詳細に説明する。
【００２４】
上述したように、従来のレンズアレイ１００は、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスとして知られている感光性ガラスプレートから製造される。表１は、測定されたサグ高さと様々な物理的性質に加えて、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスの重量部で表した組成を示している：
【表１】
【００２５】
「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスが、感光性物質として、比較的多量の銀および比較的少量の金を使用しているのが、表１から分かる。本発明の発明者等は、実験を行って、レンズアレイ３００を、比較的少量の感光性物質（例えば、銀、金またはそれらの組合せ）を使用した感光性ガラスプレート３０４から製造すれば、無色透明レンズ３１０を有し、増加したサグ高さを示すレンズアレイ３００を製造できると判断した。それゆえ、本発明者等は、上述した工程２０２、２０４、２０６および２０８または類似の工程を施すことができ、それでもまだ、増加したサグ高さを有する無色透明レンズ３１０を示すレンズアレイ３００を形成する感光性ガラスプレート３０４の異なるケイ酸塩ガラス組成を開発した（表２および３Ａ〜３Ｂ）。
【００２６】
表２には、本発明の感光性ガラスプレート３０４の形成に使用するための本発明のガラス組成が報告されており、様々な成分が重量％で列記されている：
【表２】
【００２７】
表３Ａ〜３Ｂには、レンズアレイ３００を製造するのに使用できる感光性ガラスプレート３０４に関する上述した本発明の範囲内の例示してのケイ酸塩ガラス組成を有が列記されている。表３Ａ〜３Ｂには、測定されたサグ高さおよび様々な物理的性質以外に、ケイ酸塩ガラスの各組成が重量部で示されている。
【表３Ａ】
【表３Ｂ】
表３Ａ〜３Ｂに列記されたケイ酸塩ガラス組成は、増加したサグ高さを持つ無色透明レンズ３１０を有する多数のレンズアレイ３００を製造するのに用いられてきた。レンズ３１０のサグ高さは、表３Ａ〜３Ｂに示されたソーダ含有量の関数であるように見えるが、増加したサグ高さは、５００℃でのガラスプレートの減少した粘度のせいであると考えられる。
【００２８】
表２および３Ａ〜３Ｂに列記された上述のケイ酸塩ガラス組成に加えて、まだ開発されていないが、望ましいレンズアレイ３００を製造するのに使用できるであろう他の感光ケイ酸塩ガラス組成もあると考えるべきである。好ましい工程２０２、２０４、２０６および２０８は様々な様式で変更することができ、感光性ガラスプレート３０４の異なるケイ酸塩ガラス組成を用いて、Ｍ×Ｎアレイの比較的透明なレンズ３１０を有する望ましいレンズアレイ３００を製造できることを理解すべきである。
【００２９】
本発明の感光性ガラスプレート３０４を使用した結果は、露光され熱形成された乳白領域３０６（乳白領域）は、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスにおいて典型的な青−茶よりもむしろ概して白色であることであると理解されよう。本発明の感光性ガラスプレート３０４を使用した別の結果は、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスを用いて製造した両凸レンズと比較した場合、優れた表面品質を有する両凸レンズを製造できることであると理解されよう。
【００３０】
レンズアレイ３００をファイバアレイに連結して、多重化、切換え、フィルタ処理、偏光および逆多重化を含む、様々な信号処理操作を行うのに使用できるコリメータアレイを形成できることも理解されよう。以下は、コリメータアレイを使用できるフォトニック用途のいくつかの簡単なリストである：
・ レーザ・ダイオード・アレイ
・ 光学相互接続
・ コンタクト・イメージ・センサ
・ 発光ダイオード・アレイ
・ 液晶ディスプレイ投射システム
・ レンズアレイが直接搭載された電荷結合素子
・ ２−Ｄおよび３−Ｄ光スイッチ。
【００３１】
本発明の実施の形態のいくつかを、添付の図面に示し、先の詳細な説明に記載してきたが、本発明は、開示された実施の形態には制限されず、添付の特許請求の範囲により定義された本発明の精神から逸脱せずに、様々な再配置、改変および置換が可能であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】１Ａおよび１Ｂはそれぞれ従来の１６×２０のレンズアレイの正面図および断面側面図
【図２】本発明によるレンズアレイを製造する好ましい方法の各工程を示す流れ図
【図３Ａ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの断面側面図
【図３Ｂ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの断面側面図
【図３Ｃ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの断面側面図
【図３Ｄ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの断面側面図
【図３Ｅ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの正面図
【図３Ｆ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの断面側面図
【符号の説明】
【００３３】
１００、３００ レンズアレイ
１１０、３１０ レンズ
３０４ 感光性ガラスプレート
３０６ 乳白領域
３０８ ガラス領域
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、ハレス(Hares)等の、レンズアレイおよびそのレンズアレイの製造方法と題する、２００２年１０月４日に出願された米国仮特許出願第６０／４１６０７６号の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、概して、フォトニクス分野に関し、特に、レンズアレイおよびそのレンズアレイを、比較的少量の感光性物質（例えば、銀、金またはそれらの組合せ）を有する感光性ガラスプレートから製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
今日、レンズアレイを感光性ガラスプレートから製造できるとがよく知られている。実際に、本発明の譲受人であるコーニング社の科学者達は、ＦＯＴＯＦＯＲＭ（登録商標）として知られる感光性ガラスプレートおよびレンズアレイを形成するのに使用できるＳＭＩＬＥ（登録商標）プロセスとして知られているプロセスを開発し、その特許権を取った。「ＳＭＩＬＥ」プロセスが、ここに引用する特許文献１、２および３に詳細に論じられている。一方で、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスが、ここに引用する特許文献４、５、６、７、８、９および１０に詳細に論じられている。「ＳＭＩＬＥ」プロセスが施された「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスから製造された従来のレンズアレイの例が、図１Ａおよび１Ｂに関して以下に記載されている。
【０００４】
図１Ａ〜１Ｂを参照すると、「ＳＭＩＬＥ」プロセスが施された「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスから製造された１６×２０のレンズアレイ１００の正面図と断面側面図がそれぞれ示されている。基本的に、「ＳＭＩＬＥ」プロセスは、従来のレンズアレイ１００を製造するために、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスに、紫外線露光工程、熱処理工程および所望であれば、イオン交換工程を施す。特に、従来のレンズアレイ１００は、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスの選択された部分を、好ましくは２４０〜４００ｎｍ（最も好ましくは３００〜３５０ｎｍ）の間の波長を持つ紫外線に約３分間に亘り露光し、次いで、露光された「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスを６００℃で４０分間に亘り熱処理することにより製造することができる。このように製造された従来のレンズアレイ１００は、５〜１５μｍのサグ高さ(sag height)を持つレンズ１１０を有する（図１Ｂ参照）。従来のレンズアレイ１００にイオン交換処理を施しても差し支えなく、その場合、レンズアレイ１００は、５００℃のＫＮＯ3塩浴中に６４時間に亘り浸漬される。イオン交換処理により、レンズ１１０が望ましくない黄色を呈するだけでなく、レンズ１１０のサグ高さが約３８〜６１μｍまで増加する（表１参照）。サグは、曲率半径および、したがって、以下の方程式により形成されたレンズ１１０の焦点距離と光の集結するパワーを制御するパラメータである：
Ｒc＝ｒL2／２δ （１）
ここで、Ｒcは曲率半径であり、δはサグであり、ｒLはレンズの半径である。
【０００５】
レンズ１１０の色およびサグの大きさはレンズの性能に直接影響を与えるので、今日、科学者達は、レンズアレイの製造に用いられる感光性ガラスプレート（「ＦＯＴＦＯＲＭ」ガラス）の組成を改善しようと絶えず試みている。
【特許文献１】米国特許第４５７２６１１号明細書
【特許文献２】米国特許第４５１８２２２号明細書
【特許文献３】米国特許第５０６２８７７号明細書
【特許文献４】米国特許第２３２６０１２号明細書
【特許文献５】米国特許第２４２２４７２号明細書
【特許文献６】米国特許第２５１５９３６号明細書
【特許文献７】米国特許第２５１５９３８号明細書
【特許文献８】米国特許第２５１５２７５号明細書
【特許文献９】米国特許第２５１５９４２号明細書
【特許文献１０】米国特許第２５１５９４３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、比較的大きなサグ高さを示す無色透明レンズを有するレンズアレイを製造するのに使用できる感光性ガラスプレートの新たな組成が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この必要性と他の必要性は、本発明のレンズアレイおよび方法により満たされる。
【０００８】
本発明は、比較的少量の感光性物質（例えば、銀、金またはそれらの組合せ）を含有する感光性ガラスプレートから、その感光性ガラスプレートに露光工程、熱処理工程、および必要に応じてのイオン交換工程を施したときに、レンズであるガラス領域を含み、各レンズの周りに位置する不透明乳白領域も含むガラス複合プレートになるように製造されるレンズアレイを含む、本発明のレンズアレイは、同様の露光、熱処理およびイオン交換工程が施された従来の感光性ガラスプレートから製造された従来のレンズアレイにおける黄色のレンズと比較して、より大きいサグ高さを持つ無色透明レンズを有する。本発明はまた、そのレンズアレイを製造する方法を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照して、より完全に理解されるであろう。
【００１０】
図２〜３を参照すると、本発明によるレンズアレイ３００およびレンズアレイ３００を製造する好ましい方法２００が開示されている。本発明をより分かり易く説明するために、レンズアレイ３００を製造するのに使用できる感光性ガラスの異なる組成について詳しく論じる前に、レンズアレイ３００およびレンズアレイ３００を製造する好ましい方法２００について詳しく論じる。
【００１１】
図２および図３Ａ〜３Ｆを参照すると、レンズアレイ３００を製造する好ましい方法２００の流れ図および好ましい方法２００における異なる工程でのレンズアレイ３００の様々な断面側面図と正面図がそれぞれ示されている。始めの工程２０２で、フォトマスク３０２を感光性ガラスプレート３０４と接触して配置する（図３Ａ参照）。好ましい実施の形態において、感光性ガラスプレート３０４は、所定の量の感光性物質（例えば、銀、金またはそれらの組合せ）を含有する、光核形成可能（photonucleable）かつ結晶化可能なケイ酸リチウムガラスプレートである。この好ましい感光性ガラスプレート３０４は、レンズアレイ３００内でレンズが望ましい区域において微量の乳白形成を防ぐために、熱処理工程２０６の前の全ての段階で、周囲の紫外線露光（例えば、日光、フィルタ処理されていない人工光）から保護する必要がある。好ましい感光性ガラスプレート３０４の例示としてのケイ酸塩ガラス組成を、以下の表２および３Ａ〜３Ｂを参照してより詳しく説明する。
【００１２】
フォトマスク３０２と感光性ガラスプレート３０４との接触は、フォトマスク３０２上の特徴構造の間隔が比較的大きい、例えば、約１０μｍ以上である場合、空気界面３０３であって差し支えない。空気界面３０３の代わりは、フォトマスク３０２と感光性ガラスプレート３０４との間に配置できる屈折率整合流体（例えば、グリセリン）である。例えば、フォトマスク３０２と感光性ガラスプレート３０４との間にグリセリンの膜が配置されるグリセリン真空技法として知られている技法を使用することができる。次いで、真空引きにより、フォトマスク３０２を感光性ガラスプレート３０４上に引きつけ、過剰のグリセリンを絞り出して、フォトマスク３０２と感光性ガラスプレート３０４との間の界面に連続した均一なグリセリン膜を生じるように感光性ガラスプレート３０４を真空取付具上に取り付ける。
【００１３】
工程２０２前に、感光性ガラスプレート３０４を研削し、研磨して、レンズアレイ３００として使用するのに適切な大きさの基板を製造する。感光性ガラスプレート３０４の典型的な寸法は、４インチ×４インチ×０．１６０インチ（約１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．４ｃｍ）である。この幅と長さは用途により大きく異なって差し支えないが、厚さは約０．０７５インチ（約０．１９ｃｍ）以上または約０．２５インチ（約０．０６３ｃｍ）以下であることが好ましい。
【００１４】
工程２０４で、フォトマスク３０２および感光性ガラスプレート３０４の選択された領域を紫外線３０５に露光させる（図３Ｂ）。好ましい実施の形態において、フォトマスクは、感光性ガラスプレート３０４上の露光パターンを制御するのに使用される、石英上にクロムが付着した（クロム・オン・石英）フォトマスク３０２である。クロム・オン・石英フォトマスク３０２は、石英基板３０２ａおよびクロム層３０２ｂを含む。フォトマスク３０２のクロム層３０２ｂ中のクロムは、感光性ガラスプレート３０４内の所望の乳白領域３０６（斜線部分として示されている）に対応するクロム層の区域には含まれていない。特に、各乳白領域３０６はガラス相とメタケイ酸リチウムのナノ結晶相との複合体であり、ナノ結晶相は複合体の約２０体積％を占める。他方で、フォトマスク３０２のクロム層３０２ｂ内のクロムは、感光性ガラスプレート３０４内の所望のガラス領域３０８（透明領域として示されている）に対応するクロム層の領域内に存在する。
【００１５】
露光工程２０４は、感光性ガラスプレート３０４内の乳白領域（光を透過させない将来の乳白領域３０６）に核を形成させるのに十分なエネルギーを持ち、感光性ガラスプレート３０４を通して露光が明確に画成されるように十分に平行な紫外線または短波放射線を発生できるどのような方法により行っても差し支えない。例えば、平行１０００ワットＨｇ／Ｘｅアーク源を用いて、感光性ガラスプレート３０４を露光することができる。この実例において、出力ビームは、５インチ×５インチ（約１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍ）のフォトマスク３０２に十分過ぎるほどの約１０インチ（約２５ｃｍ）の直径である。紫外線の強度は、３〜４分間の露光時間で、５〜１０ｍＷ／ｃｍ2の範囲にある。Ｈｇ／Ｘｅ源以外に、例えば、エキシマレーザ（３０９〜３５０ｎｍ）、波長可変ＹＡＧ（３００〜４００ｎｍ）を含む他の紫外線源を用いても差し支えない。露光工程２０４後、フォトマスク３０２を、露光された感光性ガラスプレート３０４から分離し、必要であれば、露光された感光性ガラスプレート３０４を石鹸と水で洗浄して、熱処理工程２０６の前にグリセリンを除去する。
【００１６】
工程２０６で、露光された感光性ガラスプレート３０４を加熱して、その中に乳白領域３０６（斜線領域として示されている）およびガラス領域３０８（透明領域として示されている）を形成する（図３Ｃ参照）。好ましい実施の形態において、加熱工程２０６は、露光された感光性ガラスプレート３０４が蓋されたステンレス鋼製箱内に配置される炉内で行われ、炉の雰囲気は、流動乾燥窒素を有してなる。特に、露光された感光性ガラスプレート３０４は、露光された感光性ガラスプレート３０４の露光された面が上向きで、形成体または平らなプレート上に配置されている。この形成体は、熱処理工程２０６中に、露光された感光性ガラスプレート３０４が融着せず、熱処理工程２０６中に変形しないどのようなガラス、セラミックまたはガラスセラミック材料であっても差し支えない。粉末Ａｌ2Ｏ3（例えば）を、離型剤として作用するように形成体上に広げても差し支えない。典型的な熱処理スケジュールは以下のとおりである：
・ ４８０℃まで４６０℃／時で加熱
・ ６１５℃まで１５０℃／時で加熱
・ ６０分間に亘り６１５℃で保持
・ 炉の冷める速度で冷却
加熱工程２０６中、乳白領域３０６は、感光性ガラスプレート３０４内のガラス領域３０８よりも著しく収縮する（図３Ｃ参照）。工程２０２、２０４および２０６が完了した後、加熱された感光性ガラスプレート３０４を、基本的にガラス複合プレート３０４である熱形成されたレンズアレイ３００に転換させる（図３Ｃ）。
【００１７】
好ましい実施の形態において、レンズアレイ３００は、感光性ガラスプレート３０４を、好ましくは２４０〜４００ｎｍ（最も好ましくは３００〜３５０ｎｍ）の間の波長を持つ紫外線に露光し、その後、露光された感光性ガラスプレート３０４を６１５℃で１時間に亘り熱処理して、乳白領域３０６およびガラス領域３０８を形成することにより製造できる。
【００１８】
乳白領域３０６は、結晶質粒子を有し、それゆえ、ガラス領域３０８よりも大きい密度を有する。乳白領域３０６中の結晶質粒子の成長を可能にする核形成の機構は、感光性ガラスプレート３０４中のセリウムIII（Ｃｅ3+）が紫外線を吸収し、セリウムIV（Ｃｅ4+）に転化し、これにより、電子が放出される時に始まる。この電子は、感光性ガラスプレート３０４中の金属イオン、例えば、銀イオン（Ａｇ1+）により吸収され、これらのイオンを金属（例えば、Ａｇ0）に転化させる。
【００１９】
このように製造された熱形成レンズアレイ３００は、従来のレンズアレイ１００内のレンズ１１０により示されるサグ高さよりも大きいサグ高さを示すガラス領域３０８として示されたレンズ３１０を有する。（図１Ｂを図３Ｃと比較する）。本発明のレンズアレイ３００により示される大きなサグ高さの結果として、これらのレンズ３１０は、より小さなモードフィールド径およびより短い距離のビームウェストを示す。それゆえ、ガラスの単位面積当たりより多い数のレンズ３１０が得られる、より小さなレンズアレイ３００を製造でき、これは転じて、コストの節約と言い換えられる。
【００２０】
レンズ３１０のサグ高さにおける改善は、レンズアレイ３００を製造するのに用いられる（表２および３Ａ〜３Ｂ参照）、本発明者等により開発された、改善されたケイ酸塩ガラス組成／感光性ガラスプレート３０４の直接的な結果である。
【００２１】
再度、図２および３Ｄ〜３Ｆを参照すると、工程２０８（随意的）で、熱形成レンズアレイ３００にイオン交換プロセスを施して、向上したレンズアレイ３００を形成しても差し支えない（図３Ｄ参照）。基本的に、長期間のイオン交換工程２０８は、レンズアレイ３００内のレンズ３１０のサグ高さをさらに増大させるために用いられる。好ましい実施の形態において、長期間のイオン交換工程２０８は、熱形成レンズアレイ３００を５００℃のＫＮＯ3溶融塩浴中に６４時間に亘り浸漬することにより完了できる。イオン交換工程２０８が施されたレンズアレイ３００は、熱成形レンズアレイ３００内のレンズのサグ高さよりもさらに大きいサグ高さを持つレンズ３１０を示す（図３Ｃを図３Ｄと比較する）。
【００２２】
再度、従来技術では、工程２０２、２０４、２０６および長期間のイオン交換工程２０８の後、黄色を呈するレンズ１１０を有する従来のレンズアレイ１００しか製造できなかったことに留意すべきである。レンズ１１０の黄色は、レンズ１１０の透過率に悪影響を及ぼす望ましくない性質である。本発明者等は、多量の感光性物質（例えば、銀）により、従来のレンズアレイ１００内のレンズ１１０は、レンズアレイ１００に長期間のイオン交換工程を施した時に黄色に変色すると考えている。特に、本発明者等は、レンズ１１０は、イオン交換工程における長期間の熱によって、レンズ１１０（露光されていないガラス領域）内の銀が還元されると考えている。
【００２３】
それゆえ、本発明により工程２０２、２０４、２０６および２０８を完了した後、同様に製造した従来のレンズアレイ１００内の黄色のレンズ１１０よりもサグ高さの大きい、Ｍ×Ｎアレイの無色透明のレンズ３１０（例えば、両凸レンズ、平凸レンズ、両等凸レンズ）を有するレンズアレイ３００を製造することができる。これは、レンズアレイ３００を製造するのに用いられる感光性ガラスプレート３０４は、従来のレンズアレイ１００を製造するのに用いられる感光性ガラスプレートとは異なるケイ酸塩ガラス組成を有するからである。以下、新規と以前の感光性ガラスプレートの差を、表１、２および３Ａ〜３Ｂを参照して、詳細に説明する。
【００２４】
上述したように、従来のレンズアレイ１００は、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスとして知られている感光性ガラスプレートから製造される。表１は、測定されたサグ高さと様々な物理的性質に加えて、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスの重量部で表した組成を示している：
【表１】
【００２５】
「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスが、感光性物質として、比較的多量の銀および比較的少量の金を使用しているのが、表１から分かる。本発明の発明者等は、実験を行って、レンズアレイ３００を、比較的少量の感光性物質（例えば、銀、金またはそれらの組合せ）を使用した感光性ガラスプレート３０４から製造すれば、無色透明レンズ３１０を有し、増加したサグ高さを示すレンズアレイ３００を製造できると判断した。それゆえ、本発明者等は、上述した工程２０２、２０４、２０６および２０８または類似の工程を施すことができ、それでもまだ、増加したサグ高さを有する無色透明レンズ３１０を示すレンズアレイ３００を形成する感光性ガラスプレート３０４の異なるケイ酸塩ガラス組成を開発した（表２および３Ａ〜３Ｂ）。
【００２６】
表２には、本発明の感光性ガラスプレート３０４の形成に使用するための本発明のガラス組成が報告されており、様々な成分が重量％で列記されている：
【表２】
【００２７】
表３Ａ〜３Ｂには、レンズアレイ３００を製造するのに使用できる感光性ガラスプレート３０４に関する上述した本発明の範囲内の例示してのケイ酸塩ガラス組成を有が列記されている。表３Ａ〜３Ｂには、測定されたサグ高さおよび様々な物理的性質以外に、ケイ酸塩ガラスの各組成が重量部で示されている。
【表３Ａ】
【表３Ｂ】
表３Ａ〜３Ｂに列記されたケイ酸塩ガラス組成は、増加したサグ高さを持つ無色透明レンズ３１０を有する多数のレンズアレイ３００を製造するのに用いられてきた。レンズ３１０のサグ高さは、表３Ａ〜３Ｂに示されたソーダ含有量の関数であるように見えるが、増加したサグ高さは、５００℃でのガラスプレートの減少した粘度のせいであると考えられる。
【００２８】
表２および３Ａ〜３Ｂに列記された上述のケイ酸塩ガラス組成に加えて、まだ開発されていないが、望ましいレンズアレイ３００を製造するのに使用できるであろう他の感光ケイ酸塩ガラス組成もあると考えるべきである。好ましい工程２０２、２０４、２０６および２０８は様々な様式で変更することができ、感光性ガラスプレート３０４の異なるケイ酸塩ガラス組成を用いて、Ｍ×Ｎアレイの比較的透明なレンズ３１０を有する望ましいレンズアレイ３００を製造できることを理解すべきである。
【００２９】
本発明の感光性ガラスプレート３０４を使用した結果は、露光され熱形成された乳白領域３０６（乳白領域）は、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスにおいて典型的な青−茶よりもむしろ概して白色であることであると理解されよう。本発明の感光性ガラスプレート３０４を使用した別の結果は、「ＦＯＴＯＦＯＲＭ」ガラスを用いて製造した両凸レンズと比較した場合、優れた表面品質を有する両凸レンズを製造できることであると理解されよう。
【００３０】
レンズアレイ３００をファイバアレイに連結して、多重化、切換え、フィルタ処理、偏光および逆多重化を含む、様々な信号処理操作を行うのに使用できるコリメータアレイを形成できることも理解されよう。以下は、コリメータアレイを使用できるフォトニック用途のいくつかの簡単なリストである：
・ レーザ・ダイオード・アレイ
・ 光学相互接続
・ コンタクト・イメージ・センサ
・ 発光ダイオード・アレイ
・ 液晶ディスプレイ投射システム
・ レンズアレイが直接搭載された電荷結合素子
・ ２−Ｄおよび３−Ｄ光スイッチ。
【００３１】
本発明の実施の形態のいくつかを、添付の図面に示し、先の詳細な説明に記載してきたが、本発明は、開示された実施の形態には制限されず、添付の特許請求の範囲により定義された本発明の精神から逸脱せずに、様々な再配置、改変および置換が可能であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】１Ａおよび１Ｂはそれぞれ従来の１６×２０のレンズアレイの正面図および断面側面図
【図２】本発明によるレンズアレイを製造する好ましい方法の各工程を示す流れ図
【図３Ａ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの断面側面図
【図３Ｂ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの断面側面図
【図３Ｃ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの断面側面図
【図３Ｄ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの断面側面図
【図３Ｅ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの正面図
【図３Ｆ】図２に示した方法の工程でのレンズアレイの断面側面図
【符号の説明】
【００３３】
１００、３００ レンズアレイ
１１０、３１０ レンズ
３０４ 感光性ガラスプレート
３０６ 乳白領域
３０８ ガラス領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも以下の成分：
６５〜８５重量％のＳｉＯ2、
８〜１１重量％のＬｉ2Ｏ、
２〜７重量％のＡｌ2Ｏ3、および
０．０１〜０．０５重量％のＣｅＯ2、
を含むケイ酸塩ガラス組成を有し、０．００５〜０．０１５重量％のＡｕまたは０．０００５〜０．００５重量％のＡｇのいずれかおよび／またはそれらの組合せからなる感光性物質を含有する感光性ガラスプレートを有してなるレンズアレイであって、
前記感光性ガラスプレートに露光工程、熱処理工程および長期間のイオン交換工程を施したときに、該感光性ガラスプレートが、レンズである複数のガラス領域および該レンズの周りに位置する少なくとも一つの乳白領域を含むガラス複合プレートになることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
前記ガラス複合プレートが無色透明レンズを有することを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記ガラス複合プレートに、増加したサグ高さを有するレンズが形成されたことを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記感光性ガラスプレートが前記感光性物質として銀のみを含むことを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記感光性ガラスプレートが前記感光性物質として金のみを含むことを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記感光性ガラスプレートが、表３Ａ〜３Ｂに列記された組成の群から選択される組成を有することを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項７】
前記レンズのサグ高さを増加させるために、前記ガラス複合プレートを約６４時間の期間に亘り５００℃のＫＮＯ3溶融塩浴中に浸漬することによる前記長期間のイオン交換工程が用いられることを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項８】
前記感光性ガラスプレートのケイ酸塩ガラス組成が、以下の成分：
０〜１０重量％のＮａ2Ｏ、
０〜８重量％のＫ2Ｏ、
０〜５重量％のＺｎＯ、
０〜５重量％のＳｂ2Ｏ3、および
０〜５重量％のＫＮＯ3、
を有することを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項９】
レンズアレイを製造する方法であって、
少なくとも以下の成分：
６５〜８５重量％のＳｉＯ2、
８〜１１重量％のＬｉ2Ｏ、
２〜７重量％のＡｌ2Ｏ3、および
０．０１〜０．０５重量％のＣｅＯ2、
を含むケイ酸塩ガラス組成を有し、０．００５〜０．０１５重量％のＡｕまたは０．０００５〜０．００５重量％のＡｇのいずれかおよび／またはそれらの組合せからなる感光性物質を含有する未露光感光性ガラスプレートの上にフォトマスクを配置し、
前記フォトマスクおよび前記未露光感光性ガラスプレートの選択された領域を紫外線に露光し、
露光された感光性ガラスプレートを加熱して、その中に複数のガラス領域および少なくとも一つの乳白領域を形成し、
加熱された感光性ガラスプレートをイオン交換して、前記レンズアレイを形成する、
各工程を有してなり、
前記レンズアレイが、前記複数のガラス領域がレンズであり、前記少なくとも一つの乳白領域が前記レンズの周りに配置されているガラス複合プレートであることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記レンズアレイが無色透明レンズを有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記レンズアレイに、増加したサグ高さを有するレンズがその中に形成されていることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記感光性ガラスプレートが前記感光性物質として銀のみを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記感光性ガラスプレートが前記感光性物質として金のみを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記感光性ガラスプレートが、表３Ａ〜３Ｂに列記された組成の群から選択される組成を有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記ガラス複合プレートを約６４時間の期間に亘り５００℃のＫＮＯ3溶融塩浴中に浸漬することによる前記長期間のイオン交換工程を用いて、前記レンズのサグ高さを増加させることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１６】
前記感光性ガラスプレートのケイ酸塩ガラス組成が、以下の成分：
０〜１０重量％のＮａ2Ｏ、
０〜８重量％のＫ2Ｏ、
０〜５重量％のＺｎＯ、
０〜５重量％のＳｂ2Ｏ3、および
０〜５重量％のＫＮＯ3、
を有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１】
少なくとも以下の成分：
６５〜８５重量％のＳｉＯ2、
８〜１１重量％のＬｉ2Ｏ、
２〜７重量％のＡｌ2Ｏ3、および
０．０１〜０．０５重量％のＣｅＯ2、
を含むケイ酸塩ガラス組成を有し、０．００５〜０．０１５重量％のＡｕまたは０．０００５〜０．００５重量％のＡｇのいずれかおよび／またはそれらの組合せからなる感光性物質を含有する感光性ガラスプレートを有してなるレンズアレイであって、
前記感光性ガラスプレートに露光工程、熱処理工程および長期間のイオン交換工程を施したときに、該感光性ガラスプレートが、レンズである複数のガラス領域および該レンズの周りに位置する少なくとも一つの乳白領域を含むガラス複合プレートになることを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
前記ガラス複合プレートが無色透明レンズを有することを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記ガラス複合プレートに、増加したサグ高さを有するレンズが形成されたことを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記感光性ガラスプレートが前記感光性物質として銀のみを含むことを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記感光性ガラスプレートが前記感光性物質として金のみを含むことを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項６】
前記感光性ガラスプレートが、表３Ａ〜３Ｂに列記された組成の群から選択される組成を有することを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項７】
前記レンズのサグ高さを増加させるために、前記ガラス複合プレートを約６４時間の期間に亘り５００℃のＫＮＯ3溶融塩浴中に浸漬することによる前記長期間のイオン交換工程が用いられることを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項８】
前記感光性ガラスプレートのケイ酸塩ガラス組成が、以下の成分：
０〜１０重量％のＮａ2Ｏ、
０〜８重量％のＫ2Ｏ、
０〜５重量％のＺｎＯ、
０〜５重量％のＳｂ2Ｏ3、および
０〜５重量％のＫＮＯ3、
を有することを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ。
【請求項９】
レンズアレイを製造する方法であって、
少なくとも以下の成分：
６５〜８５重量％のＳｉＯ2、
８〜１１重量％のＬｉ2Ｏ、
２〜７重量％のＡｌ2Ｏ3、および
０．０１〜０．０５重量％のＣｅＯ2、
を含むケイ酸塩ガラス組成を有し、０．００５〜０．０１５重量％のＡｕまたは０．０００５〜０．００５重量％のＡｇのいずれかおよび／またはそれらの組合せからなる感光性物質を含有する未露光感光性ガラスプレートの上にフォトマスクを配置し、
前記フォトマスクおよび前記未露光感光性ガラスプレートの選択された領域を紫外線に露光し、
露光された感光性ガラスプレートを加熱して、その中に複数のガラス領域および少なくとも一つの乳白領域を形成し、
加熱された感光性ガラスプレートをイオン交換して、前記レンズアレイを形成する、
各工程を有してなり、
前記レンズアレイが、前記複数のガラス領域がレンズであり、前記少なくとも一つの乳白領域が前記レンズの周りに配置されているガラス複合プレートであることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記レンズアレイが無色透明レンズを有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記レンズアレイに、増加したサグ高さを有するレンズがその中に形成されていることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記感光性ガラスプレートが前記感光性物質として銀のみを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記感光性ガラスプレートが前記感光性物質として金のみを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記感光性ガラスプレートが、表３Ａ〜３Ｂに列記された組成の群から選択される組成を有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１５】
前記ガラス複合プレートを約６４時間の期間に亘り５００℃のＫＮＯ3溶融塩浴中に浸漬することによる前記長期間のイオン交換工程を用いて、前記レンズのサグ高さを増加させることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１６】
前記感光性ガラスプレートのケイ酸塩ガラス組成が、以下の成分：
０〜１０重量％のＮａ2Ｏ、
０〜８重量％のＫ2Ｏ、
０〜５重量％のＺｎＯ、
０〜５重量％のＳｂ2Ｏ3、および
０〜５重量％のＫＮＯ3、
を有することを特徴とする請求項９記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図２】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【公表番号】特表２００６−５０２４３９（Ｐ２００６−５０２４３９Ａ）
【公表日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５４３０５９（Ｐ２００４−５４３０５９）
【出願日】平成１５年９月２９日（２００３．９．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３０９４２
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３３３８２
【国際公開日】平成１６年４月２２日（２００４．４．２２）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年９月２９日（２００３．９．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３０９４２
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３３３８２
【国際公開日】平成１６年４月２２日（２００４．４．２２）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【Ｆターム（参考）】
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