(57)【要約】複合ポリマーフィルムを階層構造に多層化することによって製作される軸方向、ラジアルまた球形屈折率（ＧＲＩＮ）レンズが開示される。
2007522484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層複合ＧＲＩＮシートからなる屈折率勾配レンズであって；
前記多層複合ＧＲＩＮシートは多層ポリマー複合フィルムの少なくとも２層の複数層からなり；
前記多数ポリマー複合フィルムの各自は式（ＡＢ）ｘによって表される少なくとも二つの交番する層（Ａ）および（Ｂ）の複数よりなり、ここでｘ＝２ｎおよびｎは４ないし１８の範囲であり；
層（Ａ）は成分（ａ）よりなり、そして層（Ｂ）は成分（ｂ）よりなり；そして
前記成分（ａ）および（ｂ）は異なる屈折率を示す成分である；屈折率勾配レンズ。
【請求項２】
前記成分（ａ）および（ｂ）は、ポリマー材料、複合ポリマーおよびポリマーブレンドよりなる群から選ばれる請求項１のレンズ。
【請求項３】
前記ポリマー材料は、ガラス状材料、結晶性材料およびエラストマー材料よりなる群から選ばれる請求項２のレンズ。
【請求項４】
前記層は５ｎｍから１，０００μｍまでの厚みを有する請求項１のレンズ。
【請求項５】
前記多層複合ポリマーフィルムは、階層的多層複合ＧＲＩＮシートを形成するように順番づけられた層に重ねられ、そして隣接する多層複合ポリマーフィルムは漸進的に異なる屈折率を示すように選ばれる請求項１のレンズ。
【請求項６】
前記多層複合ポリマーフィルムは少なくとも交番する１０層を含んでいる請求項１のレンズ。
【請求項７】
前記多層複合ポリマーフィルムは５０ないし５００，０００の範囲の交番する層を含んでいる請求項１のレンズ。
【請求項８】
前記多層複合ＧＲＩＮシートは５ないし１００，０００の多層ポリマー複合フィルムからなる請求項１のレンズ。
【請求項９】
前記多層複合ＧＲＩＮシートは２０ないし１０，０００の多層ポリマー複合フィルムからなる請求項１のレンズ。
【請求項１０】
前記成分（ａ）および（ｂ）は化学的に同じ材料である請求項１のレンズ。
【請求項１１】
多層複合構造よりなる屈折率勾配レンズであって；
前記多層複合構造は少なくとも２層の複数の多層ポリマー複合フィルムよりなり；
前記多層ポリマー複合フィルムの各自は式（ＡＢＣ）ｘによって表される少なくとも三つの交番する層（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の複数よりなり、ここでｘ＝２ｎおよびｎは４ないし１８の範囲であり；
層（Ａ）は成分（ａ）よりなり、層（Ｂ）は成分（ｂ）よりなり、そして層（Ｃ）は成分（ｃ）よりなり；そして
前記成分（ａ），（ｂ）および（ｃ）は異なる屈折率を示す成分である；屈折率勾配レンズ。
【請求項１２】
前記ポリマー材料は、ポリエチレンナフタレート、その異性体、ポリアルキレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、スチレン系ポリマー、ポリカーボネート、ポリ（メタ）アクリレート、セルロース誘導体、ポリアルキレンポリマー、フッ素化ポリマー、塩素化ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリ酢酸ビニル、ポリエーテル−アミド、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−エチレン共重合体、ポリ（エチレン−１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート）、アクリルゴム、イソプレン、イソブチレン−イソプレン、ブタジエンゴム、ブタジエン−スチレン−ビニルピリジン、ブチルゴム、ポリエチレン、クロロプレン、エピクロルヒドリンゴム、エチレン−プロピレン、エチレン−プロピレン−ジエン、ニトリル−ブタジエン、ポリイソプレン、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエン、およびウレタンゴムよりなる群から選ばれる請求項２のレンズ。
【請求項１３】
前記ポリマー材料は、ブロックおよびグラフト共重合体からなる群から選ばれる請求項２のレンズ。
【請求項１４】
前記層は屈折率に影響することを意図した有機または無機材料をさらに含んでいる請求項１のレンズ。
【請求項１５】
０．０１以上の屈折率勾配を示す請求項１のレンズ。
【請求項１６】
０．０２ないし１．０の範囲の屈折率勾配を示す請求項１のレンズ。
【請求項１７】
０．０５ないし０．５の範囲内の屈折率勾配を示す請求項１のレンズ。
【請求項１８】
前記成分（ａ）および（ｂ）は混和性である請求項１のレンズ。
【請求項１９】
前記レンズは、軸、ラジアルおよび球形ＧＲＩＮレンズよりなる群から選ばれる請求項１のレンズ。
【請求項２０】
交番する（Ａ）および（Ｂ）よりなる多層ポリマー複合フィルムのセットを形成することによって多層複合ＧＲＩＮシートを製作し；前記フィルムを多層複合ＧＲＩＮシートに集合し；多層複合ＧＲＩＮシートをスライスしそして成形することによって屈折率勾配レンズを形成する；ことを含む請求項１のレンズを製作する方法。
【請求項２１】
前記多層複合ＧＲＩＮシートは２０％より大きい内部透過率を示す請求項２０の方法。
【請求項２２】
前記多層複合ＧＲＩＮシートは５０％より大きい内部透過率を示す請求項２０の方法。
【請求項２３】
前記多層複合ＧＲＩＮシートの屈折率は、圧力、緊張、圧縮、剪断またはこれらの応力の組合せによって機械的に変化させられる請求項２０の方法。
【請求項２４】
前記多層複合ＧＲＩＮシートは５ないし１００，０００の多層ポリマー複合フィルムを含んでいる請求項２０の方法。
【請求項２５】
前記多層複合ＧＲＩＮシートは２０ないし１０，０００の多層ポリマー複合フィルムを含んでいる請求項２０の方法。
【請求項２６】
前記多層複合ＧＲＩＮシートは１０ｎｍないし１０ｃｍの範囲の総厚みを有する請求項２０の方法。
【請求項２７】
前記多層複合ＧＲＩＮシートは２５ｍｍないし３ｃｍの範囲の総厚みを有する請求項２０の方法。
【請求項２８】
前記多層複合ＧＲＩＮシートは軸、ラジアルまたは球形レンズに形成される請求項２０の方法。
【請求項２９】
前記多層ポリマー複合フィルムは異なる屈折率を示す請求項２０の方法。
【請求項３０】
前記屈折率の差は層（Ａ）および（Ｂ）の相対的厚みを変えることによって達成される請求項２９の方法。
【請求項３１】
前記多層ポリマー複合フィルムまたは多層複合ＧＲＩＮシートが配向される請求項２０の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固点焦点長さまたは動力学的に可変焦点長さを有する、軸方向、ラジアルまたは球形ポリマー屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズの製作に関する。これらレンズはポリマー複合フィルムを階層状に積層することによって形成されたスーパー複合ポリマーである。それらは可視光からｍｍ波長範囲までの使用に設計することができる。
【背景技術】
【０００２】
屈折率分布型光学部品は良く知られており、そして最近の見直しの対象である。慣用のレンズにおいては、入射光は空気から均質材料への突然の屈折率変化のため光が成形したレンズ表面へ入る時に屈折される。レンズ表面形状がレンズの焦点および結像性質を決定する。
【０００３】
屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズにおいては、レンズ材料内に屈折率の連続的変化が存在する。簡単なＧＲＩＮレンズにおいて、平面光学表面を使用することができる。光線はレンズ内において連続的に屈曲する。焦点性質はレンズ材料内の屈折率の変化によって決定される。文献に記載された二つの屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズのタイプがある。軸分布型においては屈折率は不均質媒体の光学軸に沿って連続的態様で変化する。軸分布型ではコンスタントな屈折率の表面は光学軸に直角な平面である。ラジアル／円筒型においては、屈折率プロファイルは光学軸から周辺までコンスタントな屈折率の表面が光学軸のまわりの同心円筒となるような態様で横断方向に沿って連続的に変化する。
【０００４】
平坦な表面を有するＧＲＩＮレンズの簡単な幾何形状は効率的な製造と、レンズ系の簡単な組立てを許容する。レンズの厚みを変えることにより、焦点長さおよび作業距離のようなレンズパラメータを変えることができる。厚さ０．０２ｍｍまでの薄いレンズが可能である。代って結像表面がレンズの出射表面上に直接横たわるようにつくることができる。
【０００５】
球表面と均質な屈折率を持つ慣用のレンズは光を完璧に収束せず、球面および色収差があるであろう。当分野においては、これらの収差は軸屈折率分布型レンズブランクを採用することによって減らすかなくすことができることも良く知られている。軸屈折率分布型は通常光学軸であるように選ばれた一方向のみにおいて変化する屈折率プロファイルを有するレンズである。これら収差なしレンズはスライドプロジェクタ、カメラ、双眼鏡および多数の他の映像装置のような各種光学システムに有利に使用することができる。与えられた課題に要求されるレンズエレメンイトの数および光学系の重量と複雑性を減らすことができる。
【０００６】
Ｒ．Ｂｌａｎｋｅｎｂｅｃｌｅｒへの米国特許Ｎｏ．５，２６２，８９６は制御された拡散プロセスによる軸分布型レンズの製作を記載する。そのような屈折率分布型レンズの製作のためのブランクはゾル−ゲル法、注入および拡散のような種々のプロセスによってつくることができ、そしてガラス、プラスチックまたは他の適当な光学材料であることができる。上の議論はラジアルおよび円筒型の両方に当てはまるが、しかし必要とする精密度への円筒型レンズの研削および研磨が特に困難である。
【０００７】
Ｒｅｅｂｅｒらへの米国特許Ｎｏ．４，９５６，０００は、基材上への蒸気化レンズ材料の選択的方法および凝縮によってレンズ寸法および形状が決定される、レンズ材料の放射方向に不均一であるがしかし対称的分布を有するレンズを製作するための方法および装置を記載する。
【０００８】
Ｗ．Ｅｗａｌｄへの米国特許Ｎｏ．１．９４３．５２１は、異なる屈折率の成分からつくられたセグメント化レンズを記載する。各自均質であるレンズの別々の部分は境界表面または界面が実質上光路の方向に配置される態様で接着合体される。すなわち、界面は光軸に対して平行である。屈折率はレンズの球面収差を減らし、スクリーン上に明瞭に区画される像を形成するように選ばれる。
【０００９】
Ｂｌａｎｋｅｎｂｅｃｌｅｒらへの米国特許Ｎｏ．５，２３６，４８６は、軸分布型レンズブランクから熱成形（スランピング）によって円筒または球分布型レンズブランクの形成を記載する。このプロセスは連続的屈折率プロファイルを持つ単一体レンズを生産する。
【００１０】
レーザービーム再整形のための接着屈折率分布型レンズシステムの設計は、Ｗａｎｇらにより“Ｄｅｓｉｇｎ  Ｏｆ  ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｉｎｄｅｘ  ｌｅｎｓ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ｒｅｓｈａｐｉｎｇ”Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，３２，４７６３−４７６９（１９９３）に記載されている。二つの軸屈折率分布型レンズおよび一つの均質中央転送レンズを使用するシステムが開示されている。前方の勾配レンズと中央転送レンズの間および中央転送レンズと後方勾配レンズの間の界面は球面であり、互いにフィットするように研削研磨されなければならない。加えて勾配屈折率プロファイルは異なり、そしてビーム再整形具として機能するように適切に選択されなければならない。
【００１１】
リアルタイム造影センサーは軍用戦術用途のために重要である。過去数年に亘ってそれらの使用は劇的に増加した。探査作業に対しては広視野（ＦＯＶ）センサーが望ましいが、しかし同定および追跡のためには狭いＦＯＶが必要である。可変倍率望遠鏡またはズームレンズが可変ＦＯＶを提供できる。現在のセンサーシステムをもってしては、ＦＯＶの変更は、例えば光路からレンズセットの挿入または除去によって達成できる。これは遅く、そしてバルキーな機械的または電気機械的スイッチングを必要とする。本発明に従えば、レンズが軽量コンパクトレンズにおいてミリ秒またはより速い時間コンスタントをもってＦＯＶの連続的変化を与える。
【００１２】
数層から数千層のポリマーの多層押出しが知られている。この押出しプロセスはポリマー、ポリマーコンポジットおよび／または無機もしくは金属ナノ粒子を含有するポリマーの数千交番層よりなる材料を与える。交番層中のポリマー材料は、得られる材料が層の厚みに相当する期間を持つ屈折率の変調を有するように、屈折率に実質的な差（△ｎ）を持つように選択される。５ｎｍまで薄い層厚みを容易に製造することができる。Ｎａｚａｒｅｎｋｏら、“Ｐｏｌｙｍｅｒ  ｍｉｃｒｏｌａｙｅｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｗｉｔｈ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，３４（７），１４６１（１９９９）およびＭｕｅｌｌｅｒら、Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，３７（２），３５５（１９９７）は、誘電レフレクターを製造するためのそのような材料の成形および使用のための基本的アイディアを記載する。特定の透過性およびパスバンドを持つ誘電レフレクターの成形方法は、Ｐ．Ｙｅｈ；“Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｓ  ｉｎ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｍｅｄｉａ”，Ｗｉｌｅｌｙ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ（１９９８）に記載されている。適正に配向された層化複屈折ポリマーは入射角の広いバンドに亘って反射性を維持する多層ミラーを与えることができる。ＧＲＩＮオプチックスに適した屈折率変化を有する材料を製造するための種々の方法が開発されている。ポリマーＧＲＩＮレンズはしばしば拡散を受ける２種類の異なるモノマーの共重合によって製作される（Ｙ．Ｏｈｔｓｕｋａ  ｅｔ  ａｌ，“Ｓｔｕｄｉｅｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｌｉｇｈｔ−ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｐｌａｓｔｉｃ  ｒｏｄ．１０：Ａ  ｌｉｇｈｔ−ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｐｌａｓｔｉｃ  ｆｉｂｅｒ  ｏｆ  ｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ−ｖｉｎｙｌ  ｂｅｎｚｏａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，２０（１５），２７２６（１９８１）およびＹ．Ｏｈｔｓｕｋａ  ａｎｄ  Ｙ．Ｋｏｉｋｅ，“Ｓｔｕｄｉｅｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｌｉｇｈｔ−ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｐｌａｓｔｉｃ  ｒｏｄ．１８：Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｌａｓｔｉｃ  ｒａｄｉａｌ  ｇｒａｄｉｅｎｔ−ｉｎｄｅｘ  ｒｏｄ  ｂｙ  ｐｈｏｔｏｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，２４（２４），４３１６（１９８５））。これらの技術の大部分は１０ｍｍ直径より小さい小レンズをもたらす。屈折率勾配は小さく、最大の屈折率変化は典型的には０．０１ないし０．０３のオーダーにある。通常屈折率勾配は単稠で、そして距離間の屈折率変化は拡散法則によって達成可能な変化に制限される。報告された最大ラジアルポリマーＧＲＩＮレンズはカーブした型を使用してこの技術によって製作された。それは直径７ｃｍと、０．０２の△ｎを持っていた（Ｗｕ，Ｓ．Ｐ．Ｎｉｈｅｉ，Ｅ．，Ｋｏｉｋｅ，Ｙ．“Ｌａｒｇｅ  Ｒａｄｉａｌ  Ｇｒａｄｅｄ−Ｉｎｄｅｘ  Ｐｏｌｙｍｅｒ”Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．３５（１），２８（１９９６）。組成勾配を製造するための他の技術はドーパント拡散および遠心を含む。複雑な混合および押出し技術も提案された。ポリマー共重合技術は成分が重合の全範囲に亘って混和性である場合にのみ有効である。通常これは、成分が非常に似たポリマーであり、そして達成可能な最大△ｎが小さいことを意味する。ドーパント拡散によって製作されたポリマー材料はドーパントの移動のためにしばしば短命である。混合／押出し技術はコントロールが困難な多数のコントロール変数を含み、加えてそれらは広範囲の組成に亘って混和性のポリマーにのみ使用することができる。
【００１３】
一般に多層ポリマーはガラス状ポリマーを使用して製作されている。誘電フィルターおよびレフレクターに適した層間隔を持つエラストマー多層構造は逐次的スピンコーティングにより、そして多層押出しによって製作されている。
【００１４】
軍事用途に加え、本発明のレンズは短長および可変焦点長さが必要とされる広範囲の商業的用途、例えば読取り望遠カメラおよび双眼鏡のためのズームレンズ用途を持つであろう。
【００１５】
本発明に従えば、屈折率勾配（△ｎ）は独立して規定することができる。これは単レンズでは以前不可能であったレンズの焦点性質にフレキシビリティーを許容する。またこれは収差補正を有するレンズの設計を許容する。上述の性質を発揮する軸、ラジアルまたは球形ポリマー勾配レンズを製作するための最も簡単な改良されたそしてさらにフレキシブルな方法が高度に望まれる。
【発明の開示】
【００１６】
本発明は、屈折率勾配（ＧＲＩＮ）レンズのための階層的多層ポリマー複合体およびそれを製作する方法に関する。
【００１７】
本発明の好ましい具体例によれば、階層複合構造は２段階で形成される。第１に各自異なる屈折率を有する多層ポリマー複合フィルムのセットが製作される。第２のこれらの多層ポリマー複合フィルムの順序化されたセットが所望の屈折率勾配を有する多層複合ＧＲＩＮシートに組立てられ、さらに多層複合ＧＲＩＮシートがレンズに成形される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
ＧＲＩＮレンズの階層的複合構造
本発明は、屈折率勾配（ＧＲＩＮ）レンズのための階層的多層ポリマー複合体およびそれを製作する方法に関する。
【００１９】
本発明の好ましい具体例によれば、階層複合構造は２段階で形成される。第１に多層ポリマー複合フィルムのセットが製作される。各ポリマー複合フィルムは異なる屈折率を有する。第２にこれら多層ポリマー複合フィルムの順序化されたセットが所望の屈折率勾配を持った階層化多層複合ＧＲＩＮシートに集合される。これら多層複合ＧＲＩＮシートは種々のレンズに成形される。
【００２０】
この具体例に従えば、第１段階において多層ポリマー複合フィルムが製作される。各多層ポリマー複合フィルムは少なくとも二つのタイプ（Ａ）および（Ｂ）が交番する５００，０００までの層よりなる。タイプ（Ａ）の層は成分（ａ）よりなり、タイプ（Ｂ）の層は成分（ｂ）よりなる。成分（ａ）および（ｂ）はポリマー材料、好ましくはガラス状、結晶性またはエラストマー材料のようなポリマー材料である。成分（ａ）および（ｂ）自体が複合ポリマーまたはポリマーブレンドであることができる。好ましくは、本発明の多層ポリマー複合フィルムは５ｎｍから１，０００μｍまでの範囲の厚みを有する。
【００２１】
ＧＲＩＮ材料を製作するために、そのような多層ポリマー複合フィルムはある範囲の屈折率と、そしてその間に任意の小さい屈折率差を持って製作される。これは、本発明の一具体例において（Ａ）および（Ｂ）層の相対的厚みを第１の多層ポリマー複合フィルムの厚みから変化させることによって行われる。
【００２２】
製作の第２段階のため、この具体例に従って多層ポリマー複合フィルムが積層され、階層的多層複合ＧＲＩＮシートが形成される。隣接する多層ポリマー複合フィルムは漸進的に異なる屈折率を示すように選択される。好ましくは５ないし１００，０００枚の多層ポリマー複合フィルムが後で記載するＧＲＩＮレンズを製作することができる多層複合ＧＲＩＮシートを形成するであろう。屈折率勾配は、多層複合ＧＲＩＮシートを製造するため多層ポリマー複合フィルムが積層される設計によって決定される。屈折率勾配は多層ポリマー複合フィルムの利用し得る屈折率範囲のみによって制限される。多層複合ＧＲＩＮシートはｎｍスケール、μｍスケールおよびｃｍスケールにおいて階層構造を有する。
【００２３】
材料
当業者は広範囲の熱可塑性ポリマー材料が本発明のレンズを製作するために使用できることを容易に認識するであろう。そのような材料は、限定でなく、それから形成された層が実質上透明である限り、ガラス状ポリマー、結晶性ポリマーおよびエラストマーを含む。これら材料のうち、我々の知る限り、可視または近赤外（ＮＩＲ）光の波長より小さい層距離（厚み）を有し、そのため複合体が動力学的に可変な効果的媒質として挙動するエラストマー多層構造は報告されていない。本発明による材料の要件の一つは層のポリマー成分間の屈折率の差である。本発明の多層ポリマー複合体のレンズにおいて得ることができる最大屈折率勾配はポリマー成分の屈折率間の差によって与えられる。ＧＲＩＮレンズの焦点長さ、厚みおよび形状は達成可能な屈折率勾配に依存する。
【００２４】
本出願において使用される用語「ポリマー」または「ポリマー材料」は、少なくとも５，０００の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する材料を指す。好ましくはポリマーは有機ポリマー材料である。本出願において使用される用語「オリゴマー」または「オリゴマー材料」は、１，０００から５，０００未満の重量平均分子量を有する材料を指す。そのようなポリマー材料はガラス状、結晶性またはエラストマーポリマー材料であることができる。
【００２５】
本発明に従った好適なポリマー材料は、限定でなく、２，６−，１，４−，１，５−，２，７−および２，３−ポリエチレンナフタレートのようなポリエチレンナフタレートおよび異性体；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポリ−１，４−シクロヘキサンジメチルテレフタレートのようなポリアルキレンテレフタレート；ポリアクリルイミド、ポリエーテルイミドのようなポリイミド；アタクチック、イソタクチックおよびシンデイオタクチックポリスチレン、α−メチルポリスチレン、パラメチルポリスチレンのようなスチレン系ポリマー；ビスフェノールＡ−ポリカーボネート（ＰＣ）のようなポリカーボネート；ポリ（イソブチルメタクリレート）、ポリ（プロピルメタクリレート）、ポリ（エチルメタクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（ブチルアクリレート）およびポリ（メチルアクリレート）のようなポリ（メタ）アクリレート（ここでは用語「（メタ）アクリレート」がアクリレートおよびメタクリレートを指すために使用される。）；エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、およびセルロースナイトレートのようなセルロース誘導体；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソブチレン、およびポリ（４−メチル）ペンテンのようなポリアルキレンポリマー；ペルフロロアルコキシ樹脂、ポリテトラフロロエチレン、フッ素化エチレン−プロピレンコポリマー、ポリフッ化ビニリデン、およびポリクロロトリフロロエチレンおよびそのコポリマーのようなフッ素化ポリマー；ポリジクロロスチレン、ポリ塩化ビニリデン、およびポリ塩化ビニルのような塩素化ポリマー；ポリスルホン；ポリエースルスルホン；ポリアクリロニトリル；ポリ酢酸ビニル；ポリエーテルアミドを含む。好ましくは１０ないし５０ｗｔ％、さらに好ましくは２０ないし４０ｗｔ％のアクリロニトリルを含むスチレン−アクリロニトリルコポリマー（ＳＡＮ）、スチレン−エチレンコポリマー、およびポリ（エチレン−１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート）（ＰＥＴＧ）のようなコポリマーも好適である。その他のポリマー材料は、アクリルゴム；イソプレン（ＩＲ）；イソブチレン−イソプレン（ＩＩＲ）；ブタジエン（ＢＲ）ゴム；ブタジエン−スチレン−ビニルピリジン（ＰＳＢＲ）；ブチルゴム；ポリエチレン；クロロプレン（ＣＲ）；エピクロロヒドリンゴム；エチレン−プロピレン（ＥＰＭ）；エチレン−プロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）；ニトリル−ブタジエン（ＮＢＲ）；ポリイソプレン；シリコーンゴム；スチレン−ブタジエン（ＳＢＲ）；およびウレタンゴムを含む。
【００２６】
加えて、各個々の層は上記ポリマーまたはコポリマーの２種以上のブレンドを含むことができ、好ましくはブレンドの成分は実質上混和性であり、このためブレンドの透明性に悪影響しない。好ましいポリマー材料はポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）およびその共重合体、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）、およびポリカーボネートを含む。
【００２７】
本発明に従った層をなす成分は、成分の屈折率を増大または減少することを意図したナノ粒子材料を含む有機または無機材料を含むことができる。さらに本発明に従った成分は非線状染料が存在しない。
【００２８】
ポリマーＧＲＩＮレンズの製作
本発明の一具体例によれば、多層ポリマー複合フィルムが最初に製作される。議論の単純化のため、二成分系の挙動が記載される。本発明のこの具体例においては、多層ポリマー複合フィルムは、説明全体を通じてそれぞれ成分（ａ）および成分（ｂ）と呼ばれる２種のポリマー材料の交番する２層（ＡＢＡＢＡ・・・）でつくられる。成分（ａ）および（ｂ）は異なる屈折率を示し、そして式（ＡＢ）ｘによって表される多層ポリマー複合フィルムを形成する。ここでｘ＝（２）ｎであり、そしてｎは乗法因子であり、４から１８の範囲内にある。成分（ａ）および（ｂ）は独立にガラス状ポリマー材料、結晶性ポリマー材料、エラストマーポリマー材料またはそれらブレンドであることができる。非限定な例として、成分（ａ）がガラス状材料のとき、成分（ｂ）はエラストマー材料、ガラス状材料、結晶性材料またはそれらのブレンドであることができ、または成分（ａ）がエラストマー材料であるとき、成分（ｂ）はエラストマー材料、ガラス状材料、結晶性材料またはそれらのブレンドであることができる。しかしながら成分（ａ）は成分（ｂ）とは異なる屈折率を示さなければならず、同様に層（Ａ）は層（Ｂ）とは異なる屈折率を示さなければならない。交番する層（Ａ）および（Ｂ）の多数が多層ポリマー複合フィルムを形成し、少なくとも１０の交番する層（Ａ）および（Ｂ）、好ましくは５０ないし５００，０００の交番する層、およびこの範囲内のいかなる増分をも構成する。これら層は好ましくは、マイクロ層またはナノ層である。同様にそれぞれ成分（ａｉ）および（ｂｉ）よりなる層（Ａｉ）および（Ｂｉ）より構成される追加の多層ポリマー複合フィルムが形成される。
【００２９】
この具体例による第２段階において、異なる屈折率を示す交番する多層ポリマー複合フィルムの多数が多層複合ＧＲＩＮを形成し、それからＧＲＩＮレンズが製作される。好ましくは交番する多層ポリマー複合フィルムの数は５より多い。もっと好ましくは多層複合ＧＲＩＮシート中の交番する多層ポリマー複合フィルムの数は５ないし１００，０００、もっとも好ましくは２０ないし１０，０００の範囲内にあり、これら範囲内のいかなる増分も含まれる。屈折率勾配は多層ポリマー複合フィルム内の提供可能な屈折率によってのみ制限される。最終多層複合ＧＲＩＮシートはｎｍ，μｍおよびｃｍスケールにおいて階層構造を持っている。好ましくはそれはマイクロおよびナノ積層構造を持ったポリマーの多層ポリマー複合フィルムよりなる。
【００３０】
本発明によれば、（ａ）および（ｂ）は同じまたは異なる熱可塑性材料であることができる。同様に（ｂ）および（ｂｉ）も同じまたは異なる熱可塑性材料であることができる。さらに（ａ）および（ｂ）は、それらがポリマー構造のコンフォーメーションの相違のような二次的な物理的相違のため、配向のような異なる処理条件から生じる相違のため、または分子量の相違のために異なる屈折率を示す別々の相を形成することができる限り、化学的に同じ材料であってもよい。
【００３１】
好ましくは異なる材料よりなる多数の成分を持つ層状構造を開発も可能である。非限定的な例として、成分（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の交番層（ＡＢＣＡＢＣＡＢＣ・・・）の３成分複合構造は（ＡＢＣ）ｘで表され、ここでｘは上で定義したとおりである。異なる成分層のどのような数よりなる構造も（ＣＡＣＢＣＡＣＢＣ・・・）のように本発明の範囲に含まれる。
【００３２】
２成分多層ポリマー構造の上記具体例においては、レンズは２種のポリマー材料の多層同時押出しによって製造される。多層ポリマー複合フィルムは２以上の成分の交番層よりなり、個々の層の厚みはマクロスケールからナノスケールまでの範囲である。
【００３３】
本発明の多層複合ＧＲＩＮシートは好ましくは少なくとも５枚のフィルムを有する。好ましくは多層複合ＧＲＩＮシートは５ないし１００，０００、もっと好ましくは２０ないし１０，０００のフィルムを含み、この範囲内のどのような増分を含む。多層複合ＧＲＩＮシートは１０ｎｍから１０ｃｍまで、好ましくは２５μｍから３ｃｍまでの範囲の総厚みを有し、これら範囲内のどのような増分をも含む。さらに多層複合ＧＲＩＮシートは、多層複合ＧＲＩＮシートをスライスし、そして成形することによって軸、ラジアルまたは球形レンズに形成することができる。さらに本発明に従った多層ポリマー複合フィルムを１軸および２軸の両方に配向することができる。
【００３４】
従って本発明のレンズは、上に記載したように、そしてここに参照として取入れる２００３年６月２４日Ｂａｅｒらに対して発行された米国特許第６，５８２，８０７号に記載されているように、複合フィルムを階層構造に積層することによって形成される。第１のレベルにおいて、材料は多層ポリマー複合フィルムである。本発明の多層ポリマー複合フィルムは屈折率において相違を有するように選ばれたポリマーの交番する層からなる。
【００３５】
ＧＲＩＮレンズの製作において、屈折率を０．０１以下からできるだけ大きく特定できることが望ましい。本発明の多層化技術により、広い範囲の屈折率が可能である。大きい屈折率は製作することができる広い範囲のレンズを与えるから、大きい屈折率をつくることができることが望ましい。このことは薄いＧＲＩＮレンズにおいて短焦点距離を可能にする。多層ＧＲＩＮレンズのためには、屈折率勾配は最小０．００１から層を構成するポリマー間の屈折率の差の最大まで特定することができる。しばしば最大可能な範囲が望ましい。好ましくは、多層ポリマー構造のレンズは０．０１以上の範囲、好ましくは０．０２ないし１．０の範囲、もっと好ましくは０．０５ないし０．５の範囲の屈折率を示すことができる。
【００３６】
重要なポイントは、本発明による多層化技術は大きい屈折率を得るため混和性、非混和性または部分的混和性ポリマーの使用を許容することである。他のＧＲＩＮレンズ製作技術は屈折率勾配を得るために拡散を使用する。このように先行技術の例は０．０１ないし０．０３の小さい屈折率勾配へ制限される。
【００３７】
第２の重要ポイントは、４０ｎｍ近くから１ｍまでの広い波長範囲の光学エレメントとして使用される多層レンズを設計できることである。特定の波長範囲はポリマー材料によって決定される。本発明の一具体例においては、多層ポリマー構造は２０％以上、好ましくは５０％以上の内部透過を示す。透明な多層ポリマー複合構造は成分を適切に積層することによってある範囲の屈折率を持って製作することができる。もし各層の厚みが充分に薄ければ、複合体は効果的な媒質として挙動する。屈折率は成分層の相対的厚みを選択することによって成分ポリマーの屈折率の間の任意の価を示すように設計することができる。そのような複合体は成分ポリマーに匹敵する透明性をもってつくることができる。
【００３８】
成分ポリマー間の弾性率が異なる本発明の一具体例においては、複合体の屈折率は圧力、緊張力、圧縮または剪断応力によって機械的に変化させることができる。上で指摘したように、複合体は成分ポリマーの一方または両方がエラストマーであるように製作することができる。
【００３９】
多層ポリマー複合フィルムの２回目の多層化は屈折率勾配を持った多層複合ＧＲＩＮシートを与えることができる。この多層化は階層的であり、最初に成分ポリマーが多層ポリマー複合フィルムに多層化され、次に多層ポリマー複合フィルムが多層複合ＧＲＩＮシートに集合されることに注目せよ。２回目の多層化は、得られる多層複合ＧＲＩＮシートが軸、ラジアルまたは球方向のような任意の方向において屈折率勾配を有するように実施することができる。屈折率勾配は連続的、非連続的または階段的であることができる。多層ポリマー複合フィルムの成分ポリマーの屈折率によって課せられる制限範囲において多数の勾配を得ることができる。
【００４０】
もし成分ポリマーの弾性率が異なるならば、効果的媒質複合層の一以上の屈折率が他方に対して圧力、緊張力、圧縮または剪断応力またはこれら応力の組合せによって機械的に可変である。次に階層的に多層化した材料における屈折率勾配も緊張、圧縮または剪断力によって変化させることが可能である。屈折率および屈折率勾配の変化は、機械的または電気的刺激のどのタイプによっても、または多層ポリマー複合構造へ取り付けた磁石によっても達成することができる。この変化は静電的効果により、または電気的活性もしくはエレクトロオプチック成分ポリマーの使用によって誘発することができる。これは大きな電気光学的レスポンスを提供する。
【００４１】
本発明によれば、多層複合ＧＲＩＮシートは、以下に例示するように、フラットまたは球形のような種々の形状のレンズを形成するため、限定ではなく軸、ラジアル、または球形を含む任意の所望の形状に成形することができる。
【００４２】
軸（アキシャル）ＧＲＩＮレンズ
本発明の一具体例においては、軸（アキシャル）ＧＲＩＮレンズが製作される。このＧＲＩＮレンズを製作するため、我々はシートを作成することによって多層化の第２のレベルを導入する。我々は、相対値ｄ１およびｄ２が増分的に変化するがそれらの合計値はコンスタントであるように製作されたこれらの多層ポリマー複合フィルムのセットからスタートする。
【００４３】
もし多層ポリマー複合フィルムのセットが積層されるならば、組成および屈折率勾配はフィルム表面に対して直角に変化する。これはフィルム平面に対して直角な屈折率勾配を有するシートを与える。これは図１に示されている。図１に示した本発明の多層ポリマー構造は軸方向勾配を持っている。屈折率は異なる層の各自の配置および厚みに依存するので、特定の屈折率勾配を構築することが可能である。一例として、図１に示した多層ポリマー構造は線形勾配、Ｖ字状勾配または放物線勾配に製作された。
【００４４】
図１の多層ポリマー構造は軸方向屈折率勾配を持つレンズを製作するために使用することができる。一例が図２に示されている。図２においては図１に表わした２枚の多層複合ＧＲＩＮシートが対称的軸方向スタックを形成するように組合わされ、そして軸方向レンズを形成するようにスライスされる。軸方向勾配レンズは収差をコントロールするための光学デバイスに有用である。これはそのようなレンズを製作するための効率的なそしてコスト効果的な方法である。
【００４５】
ラジアルＧＲＩＮレンズ
本発明の他の一具体例において、ラジアルＧＲＩＮレンズが製作される。軸方向勾配レンズの形成を許容する多層化技術はラジアルレンズを形成するために拡張することができる。図１に示した２枚のシートの組合せにより、我々は図３に示した多層複合スタックを形成することができる。
当業者には理解できるように、ラジアルレンズの厚み、およびそのため焦点を変化させることができる。従って本出願において使用される術語「ラジアル」はあらかじめ定めた放射方向分布を有する円柱形レンズを含む。
【００４６】
中心ロッドの屈折率は第１の多層ポリマーと殆んどマッチするように選ばれる。組成、従って所望の屈折率変化に対応する屈折率変化を有する図３のスタックが中心ロットのまわりに同心状に巻かれる。ロッドの断片へのスライシングはラジアル屈折率勾配フラットレンズを与える。
【００４７】
軸方向勾配レンズと同様に、ラジアル勾配を有するレンズが製作される。この技術は、現在ＧＲＩＮレンズを製作するために使用されている拡散または可変重合技術によって可能であるよりも広範囲の勾配設計を製作するために使用することができる。これはＧＲＩＮレンズを大量に製作するための効率的なそして潜在的にコスト効果的な方法である。
【００４８】
球形ＧＲＩＮレンズ
本発明の他の一具体例において、図４に示したような多層ポリマー複合構造よりなる球形ＧＲＩＮレンズが製作される。これは、図４に示したような玉ねぎのような球形に多層ポリマー複合フィルムが積層される勾配を持った普通のレンズの形である。本発明の球形ＧＲＩＮレンズは、勾配を持たない材料でつくった慣用のレンズよりも収差なしで広い視野を示し、そして短いまたは長い波長を持つ。球形勾配において、屈折率プロファイルは、コンスタントな屈折率の表面が同心球であるように、レンズ内の一点からどの方向においても連続的に変化する。さらに、以前に先行技術に記載された技術では球形レンズの製作は達成できないことが提示された。
【００４９】
上の成形したレンズのどれも変形可能かまたは変形不可能であることができる。変形可能な場合、それらは可逆的にまたは非可逆的に変形可能であることができる。従って多層ポリマー技術を使用して、我々は勾配を動力学的にそして可逆的に変化させることができるレンズを製作することもできる。これは本発明の好ましい具体例において図１−４における個々の層のような動力学的に可変な多層ポリマー材料を使用することによって達成される。図１−４に示した層を形成するポリマー材料を交番するポリマー層の弾性率と屈折率が異なるように製作することができる。これら材料において、圧力、張力、圧縮力、剪断応用またはそれらの組合せのような加えられた応力が相対的層厚みおよび従ってレンズの勾配を変化させる。図１−４に示した階層的多層ポリマー構造を形成するそのようなポリマーの多層化は、可変軸方向、ラジアルまたは球形ＧＲＩＮレンズを与えるであろう。
【００５０】
応力に対する屈折率の感受性は成分ポリマーおよびそれらの相対的初期厚みの選択によって変えることができる。このように初期勾配と応力による屈折率の可変性の両方が特定された可変勾配レンズを製作することが可能である。
【００５１】
本発明の利益
レンズ材料の屈折率勾配は０．５またはそれより大きくすることができる。これは比較的短い焦点長さを有する２５μｍ（１ミル）またはそれ以下の薄いレンズの製作を可能にする。
【００５２】
本発明に従った技術においては、他のＧＲＩＮ製作技術よりももっと大きい屈折率勾配を得ることができる。広い範囲の種類の成分ポリマーを使用することができる。唯一の要件はそれらがポリマー材料、好ましくは熱可塑性ポリマー材料であることである。これは広範囲の屈折率を持つ成分ポリマー材料を選択することを許容する。レンズにおいて得ることができる最大屈折率勾配はポリマー成分の屈折率間の差によって与えられる。
【００５３】
屈折率勾配は軸方向、ラジアルまたは球方向のどれにおいても連続的、非連続的または段階的であるように規定することができる。屈折率勾配は単稠である必要はない。屈折率勾配材料のための以前の製作技術においては、屈折率勾配は連続的でかつ単稠であった。屈折率勾配の性格にわたる付加的なコントロールは、例えば収差補正、二焦点および多焦点、および広い視野を持ったもっと多数のＧＲＩＮレンズ設計を可能にする。
【００５４】
より広い屈折率勾配変化を得ることができる。さらに屈折率勾配に動力学的に可逆的変化を得ることができる。０．０１ないし０．５の可変屈折率が可能であり、そして１近くまでの値が可能である。屈折率勾配を動力学的に変化させることができるので、これらの材料から製作したＧＲＩＮレンズの焦点距離を変えることができる。これは可変焦点距離レンズおよび運動部分を持たないズームレンズの構築を可能にする。
【００５５】
レンズ材料は安価であり、そして材料の大きなシートとして製造することができる。重要なポイントは、大きい屈折率差を得るため多層化技術は非混和性、混和性または部分的混和性ポリマーの使用を許容することである。以前のＧＲＩＮレンズ製作技術は屈折率勾配を得るため主として拡散技術を使用していた。これらは完全に混和性ポリマーのみについて実施可能である。
【００５６】
先行技術のレンズ製造方法とは明らかに異なり、本発明によりさらに大きい屈折率勾配を有するレンズを製造することが可能である。これは多種類のレンズの製作を許容する。これは薄いレンズおよび厚い軽量レンズの両方を可能にする。またレンズ直径は実際上制限がない。本発明によれば直径は０．１μｍから数ｍとすることができる。このことは小さいｆ数ともっと良好な集光能力を持った大きい、速いＧＲＩＮレンズを製作することができることを意味する。
【００５７】
さらに、本発明に従った構造における屈折率勾配は製作中に容易に規定することができる。このことはより良好な収差補正を有するもっと複雑なレンズが可能であることを意味する。
【００５８】
本発明を一般的に記載したが、特記しない限り限定を意図せず、例証のみの目的のためにここに提供されるいくつかの特定実施例を参照することによってさらなる理解を得ることができる。
【実施例】
【００５９】
ポリカーボネート（ＰＣ）およびポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）の複合体を使用して、上で論じた段階的プロセスに従ってＧＲＩＮ階層的多層複合ポリマーレンズが製作された。
【００６０】
最初の多層ポリマー複合フィルムは図５に図示されている。それらは総厚み５０μｍ（２ミル）および１００μｍ（４ミル）を持つ成分ポリマーＰＣおよびＰＭＭＡの交番する２，０４８層のナノ層からなる。５０／５０ＰＣ／ＰＭＭＡと標識した等厚み層を有する材料のサンプル原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真も示されている。５０／５０ＰＣ／ＰＭＭＡフィルムについての個々の層の厚みは５０μｍにおいては２５ｎｍであり、１００μｍフィルムにおいては５０ｎｍである。
【００６１】
異なる相対的厚みを持っているがしかし同じ総厚みの異なるフィルムの１９セットが製作された。ＰＭＭＡ層厚みに対するポリカーボネートの比率は、異なる屈折率を有する多層ポリマー複合体のセットを得るように９５／５から９５／５まで変化させた。これらの多層ポリマー複合フィルムは図６に示されている。もし純粋なＰＣおよびＰＭＭＡを含めるならば、これは１．４９と１．５９の間の屈折率を有する多層ポリマー複合フィルムの２１セットを得る。これらはＰＣおよびＰＭＭＡ含量を系統的に変えることによって得られる。図７は、ポリカーボネートを形成する総厚みの分率の関数としての測定した屈折率を示している。フィルムの屈折率は予期したようにポリカーボネート含量に対して直線的に変化する。
【００６２】
これらフィルムからの段階的多層複合ＧＲＩＮシートの作成は多層ポリマー複合フィルムを図８に図示したように重ねることによって得られる。図８に示した例においては、多層ＰＣ／ＰＭＭＡフィルム３６３枚が重ねられ、そして接合され、ブロックの横断する屈折率変化を有するシートを与えた。このポリマープレフォームを横断する距離ｄの関数としての屈折率の変化は多層複合ＧＲＩＮシート中の屈折率のあらかじめ定めた分布によって決定される。
【００６３】
階層的多層複合ＧＲＩＮレンズは、示した重ね方向に対して直角に層を横断してポリマーブロックをスライスすることによって製作される。
【００６４】
図９は、製作された一つの階層的多層複合軸方向ＧＲＩＮレンズの製作パラメータを図示する。これは焦点レンズである。１９枚の異なるＰＣ／ＰＭＭＡ多層ポリマー複合フィルムが使用された。ｉ番目のフィムルの屈折率Ｍｉは図７に示されている。図９に示した場合においては、各自５０μｍの厚みの合計３０８の多層ポリマー複合フィルムが重ねられた。これは軸方向焦点レンズにおいて合計６３０，７８４層のナノ層を与える。フィルムは、示したように生成するポリマーを横断して屈折率に二次元の変化を与えるように重ねられた。
【００６５】
ｎ（ｄ）＝ｎ０（１−０．００１３ｄ２）
【００６６】
ここでｄはポリマーを横断する距離であり、そしてｎ０＝１．５７６である。ｄの関数としての実際の屈折率は、図１０に示されているように、上の方程式から計算された屈折率に非常に近い。
【００６７】
図８および９に記載した階層的多層複合ＧＲＩＮレンズにおいては、屈折率勾配は一方向にある。予期される焦点性質は図１１に示されている。観察された焦点性質は図１２に示されている。
【００６８】
大きい屈折率勾配を有するいくつかの他の階層的多層複合ＧＲＩＮレンズが製作された。これらの一の設計が図１３に示されている。図１３は中心から縁へ増加する屈折率を持つ階層的多層複合ＧＲＩＮレンズを図示する。この層構造をもって製作されたポリマーの中心から距離の関数として測定された屈折率は図１４に示されている。それは次の方程式にフィットする。
【００６９】
ｎ（ｄ）＝ｎ０（１＋０．００１５ｄ２）
【００７０】
ここでこの場合、ｎ０＝１．４９５である。この屈折率分布を持つ製作されたレンズは、慣用の凹または焦点はずれ円柱レンズに似た焦点性質を持つであろう。観察された焦点性質は図１５に示されている。実験的にこれは焦点はずれ円柱レンズのように挙動する階層的多層複合ＧＲＩＮシステムを証明する。製作された他の階層的多層複合ポリマー屈折率勾配が図１６に示されている。
【００７１】
この例は非対称的勾配を有する。これは円柱的対称を有する階層的多層複合ＧＲＩＮレンズの製作に有用である。そのような円柱対称階層的多層複合ポリマーの製作は図１７に示されている。屈折率勾配は中心から縁へ増大するかまたは減少するかのどちらにでも製作することができる。対応する階層的多層複合レンズは所望のように焦点または焦点はずれ性質を持つように製作することができる。この設計を有する焦点レンズが製作され、そして我々はこれが慣用の凸または焦点レンズのように挙動することを証明した。中央に孔を有する図示した設計はウェーブガイド光パイプのためのプレフォームとしても機能する。
【００７２】
要約すると、我々は多層ポリマー複合体を製作し、多層ポリマー複合フィルムが多層複合ＧＲＩＮシートに重ねられ、この多層複合ＧＲＩＮシートから３タイプのレンズ軸方向、ラジアルおよび球形レンズが形成された。
【００７３】
自明なように、上の教示に沿って本発明の多数の修飾および変更が可能である。それ故特許請求の範囲内においてここに特定的に記載した以外の他のように実施することができることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】屈折率勾配を有する多層複合ＧＲＩＮシートの図である。図示したシートの各自もそれ自体多層複合体である。
【図２】一方向フラットレンズの図である。これは図１に示した２枚の多層複合シートを重ね、軸方向レンズを形成するようにスライスすることによって製作される。
【図３】放射方向屈折率勾配を有するフラットレンズの図である。これは図１７に示したように、多層ポリマー複合フィルムのセットを円柱ロッド上に多層化し、種々の厚みのレンズにスライスすることによって製作される。
【図４】球形屈折率勾配レンズの図である。
【図５】５０／５０ＰＣ／ＰＭＭＡ多層複合ポリマーフィルムの構造および原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像を示す図である。
【図６】ＰＣ／ＰＭＭＡ多数複合ポリマーフィルムの屈折率の設計を示す図である。以下の組成がこの研究のために処理された：１００／０，９５／５，９０／１０，８５／１５，８０／２０，７５／２５，７０／３０，６５／３５，６０／４０，５５／４５，５０／５０，４５／５５，４０／６０，３５／６５，３０／７０，２５／７５，２０／８０，１５／８５，１０／９０，５／９５，０／１００
【図７】２１枚の多層複合ポリマーフィルムにおける屈折率対ポリカーボネート（ＰＣ）含量を示す図である。１．４９から１．５０の間の屈折率を有するフィルムのセットがＰＣとＰＭＭＡの含量を系統的に変えることによって製作された。
【図８】多層複合ＧＲＩＮシートを製作するための操作を示す図である。
【図９】屈折率ｎｉを有する５０μｍ（２ミル）ＰＣ／ＰＭＭＡ多層ポリマー複合フィルムを用いて多層ポリマー複合フィルムからのＧＲＩＮシステムの設計を示す図である。合計３０８枚の個々のフィルムが重ねられた。
【図１０】設計分布と比較して、ＧＲＩＮ多層システムの測定した屈折率分布を図示する。
【図１１】円形ビームが線に焦点集中される、図９に示したＧＲＩＮ多層システムの予期される焦点性質を示す図である。
【図１２】図９に示した収束ＧＲＩＮ多層システムの観察された焦点性質を示す図である。
【図１３】多層ポリマー複合フィルムから発散ＧＲＩＮシステムの設計を示す図である。
【図１４】設計分布と比較して、発散ＧＲＩＮ多層システムの測定した屈折率分布を示す図である。
【図１５】図１３に示した発散ＧＲＩＮ多層システムの観察された焦点性質を表す図である。
【図１６】多層ポリマー複合フィルムから非対称ＧＲＩＮシステムの設計を示す図である。
【図１７】円柱的に対称なＧＲＩＮシステムを製作するための操作を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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2007522484.tif 000021