(57)【要約】【課題】成形型の表面粗さを反映せずに、滑らかな光学面形状とできるマイクロレンズアレイ用成形型並びにマイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】エッチング孔である貫通エッチング孔が整列して形成された金属薄板が複数枚、積層されて貫通孔が設けられた積層板と、積層板の少なくとも一方の面に形成された離形膜と、を有するマイクロレンズアレイ用成形型１と、マイクロレンズアレイ用成形型１を保持し、該マイクロレンズアレイ用成形型１のガラス素材８０との接触面側に形成される第１の空間２４とマイクロレンズアレイ用成形型１の接触面の反対面側に形成される第２の空間２５とを分割する保持容器２２と、第１の空間２４よりも第２の空間２５の方が低圧になるように差圧を生じさせる圧力制御部２３と、を有するマイクロレンズアレイの製造装置２１。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング孔である貫通エッチング孔が整列して形成された金属薄板が複数枚、前記貫通エッチング孔の位置が一致するように積層されてマイクロレンズ形成用の貫通孔が設けられた積層板と、
前記積層板の少なくとも一方の面に形成された離形膜と、
を有することを特徴とするマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項２】
前記貫通エッチング孔の孔径が、５０〜８０μｍである請求項１記載のマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項３】
前記貫通エッチング孔のピッチが５０〜２００μｍである請求項１又は２記載のマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項４】
前記貫通エッチング孔が、縦列３０〜１０００個×横列３０〜１０００個が整列している請求項１乃至３のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項５】
前記積層板の厚さが、０．８ｍｍ〜５ｍｍである請求項１乃至４のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項６】
前記金属薄板の貫通エッチング孔が、積層方向において全て同じ径を有する請求項１乃至５のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項７】
前記金属薄板のうち、前記離型膜側の最表面に用いる金属薄板の貫通エッチング孔を、前記金属薄板の貫通エッチング孔のうち最も小さい径とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項８】
前記最表面の金属薄板の貫通エッチング孔の径が５０〜７５μｍで、他の金属薄板の貫通エッチング孔の径が５０〜８０μｍである請求項７記載のマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項９】
前記離型膜が、貴金属系又は炭素系の材料からなる請求項１乃至８いずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項１０】
ガラス素材を、請求項１乃至９のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型と接触させ、前記ガラス素材を前記マイクロレンズアレイ用成形型の表裏の圧力差による吸引作用によって、前記ガラス素材の表面にマイクロレンズを成形することを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項１１】
ガラス素材を、請求項１乃至９のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型と接触させ、前記ガラス素材を加熱により軟化させる加熱工程と、
前記加熱工程後、前記マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面側の第１の空間と、前記マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面とは反対面側の第２の空間との間に、前記第１の空間よりも前記第２の空間の方が低圧になるように差圧を生じさせ、前記ガラス素材を前記マイクロレンズアレイ用成形型に密接させて貫通孔内に吸引し、前記マイクロレンズアレイ用成形型と接触させずに凸状のマイクロレンズを形成する成形工程と、
前記成形工程により所望の形状となったガラス素材を冷却する冷却工程と、
を有することを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項１２】
前記第１の空間を大気圧に、前記第２の空間を負圧にする請求項１１記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の空間を正圧に、前記第２の空間を大気圧にする請求項１１記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項１４】
前記差圧が、１０〜１０００ｋＰａである請求項１１乃至１３のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項１５】
前記加熱工程において、ガラス素材の粘度をη［ｄｐａ・ｓ］とするとき、ｌｏｇηを４．８６〜１２．３７とする請求項１１乃至１４のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項１６】
請求項１乃至９のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型と、
前記マイクロレンズアレイ用成形型の周縁部を保持し、該マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面側に形成される第１の空間と前記マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面の反対面側に形成される第２の空間とを分割可能な保持容器と、
前記第１の空間よりも第２の空間の方が低圧になるように差圧を生じさせる圧力制御部と、
を有することを特徴とするマイクロレンズアレイの製造装置。
【請求項１７】
前記圧力制御部が、前記第２の空間と接続された真空ポンプである請求項１６記載のマイクロレンズアレイの製造装置。
【請求項１８】
前記圧力制御部が、前記第１の空間と接続された加圧ポンプである請求項１６記載のマイクロレンズアレイの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロレンズアレイ用成形型並びにマイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置に係り、特に、凸状のマイクロレンズを滑らかな表面状態で、バラツキのない均一形状で形成可能としたマイクロレンズアレイ用成形型並びにそれを用いたマイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラのイメージセンサー、液晶プロジェクター、光通信用のレーザープロジェクターなどに用いられるマイクロレンズは、通常、マイクロレンズアレイと呼ばれる、マイクロレンズを碁盤目状等に複数個整列させた形態で用いられる。
【０００３】
このマイクロレンズアレイは、成形面にマイクロレンズに対応する凹面を複数個整列して形成した上型と成形面を平板状とした下型との間に、成形用のガラス素材を挟みプレスして、１度の成形操作で複数個の整列したマイクロレンズ形状をガラス素材に転写して得られる。
【０００４】
ここで用いられる上型の成形面は、成形型とする板状の素材の表面を、先端が球状のパンチ工具により押圧する等によりマイクロレンズアレイに対応する凹面に形成されている。そして、この凹面からなる成形面を有する成形型に、加熱、軟化したガラス素材を押しつけて、上記成形面形状の光学面を有するマイクロレンズアレイを製造する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、マイクロレンズアレイではないが、凹部を有するガラス物品を製造するにあたって、肉厚の均一化及び面性状の適切化を狙い、成形型において成形面に通じる貫通孔を形成し、この貫通孔を通じて成形面内の圧力を負圧にして軟化したガラスを成形面側に引き込む力を生じさせて成形を行う方法も知られている（特許文献２及び３参照）。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のマイクロレンズアレイは、その光学面の表面粗さが光学面を形成する凹状の成形面の表面粗さに影響され、特に、レンズ径が小さい場合には、成形面を研磨するのも困難であり、十分に滑らかな光学面が得られなかった。また、特許文献２のガラス物品および特許文献３のガラス成形品においては、成形面内を負圧にして成形を補助しているが、結局、成形面形状をガラス物品またはガラス成形品に転写させており、特許文献１と同様、ガラス物品またはガラス成形品の表面は成形面の表面粗さに影響を受けている。なお、特許文献２はガラス物品であり、また、特許文献３はガラス成形品であり、マイクロレンズアレイのような光学製品ではないため、製品の表面粗さについては特に言及されていない。
【０００７】
これに対して、マイクロレンズを転写により成形するのではなく、成形型の成形部表面がその光学面と接触しないように凹部を形成しておき、光学面を自由表面として成形する方法が知られている（例えば、特許文献４及び５参照）。
【０００８】
しかしながら、これら光学面と接触させずに成形を行う方法は、ガラス素材を成形型で挟み込んで、その成形型のプレス圧力を利用しているため、マイクロレンズの全面において均一な圧力を生じさせるのが困難で、圧力が不均一になった場合には個々のレンズ形状にバラツキが生じてしまうという問題がある。また、プレスによる成形の際には圧力がガラス側面側に逃げるため、形状が面頂部に対して左右対称とならなかったり、ガラス素材を成形面に押し込むのに限界があり、光学面の高さの調整が困難となったりするなどの問題がある。
【０００９】
本発明者らは、このような問題点を解決するために、マイクロレンズアレイの製造にあたって、成形型の表面粗さを反映することなく滑らかなレンズ形状を形成できると共に、レンズの高さの調整も容易にでき、さらに、マイクロレンズアレイの製造においては、個々のレンズ形状を均一な形状に成形できる光学素子の製造方法及び製造装置について、すでに出願を行っている（特願２０１１−１８３９７６号）。
【００１０】
ところで、マイクロレンズの大きさは、成形型に形成された貫通孔の孔径により定まる。そして、このような孔加工の方法としては、例えば、成形型の母材となる板に対して、レーザー加工やドリル加工等による機械加工法が知られている。
【００１１】
また、マイクロレンズアレイの製造に関するものではないが、エッチングにより金属薄板に複数の細孔を形成し、この細孔の位置合わせを行い積層して、板厚より小径の微細孔を有する金属板も知られている（例えば、特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−２７７５４３号公報
【特許文献２】特開２００７−１３１４９９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５３０５１号公報
【特許文献４】特開２００７−１８２３７２号公報
【特許文献５】特開２００６−１１１４９１号公報
【特許文献６】特許第３４０９１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、ドリル加工は比較的大きな径の孔は作製しやすいが、１００μｍ以下の小さい径で、かつ、マイクロレンズアレイ用成形型として強度を確保できる厚さに応じた０．８ｍｍ〜５ｍｍ程度の深い孔を作製するとなると、ドリル加工はもちろん、レーザー加工であっても、その加工が困難であった。さらに、マイクロレンズアレイは、孔の数が数千にも至る場合があるので、孔の個数が多い成形型を作製するときに、ドリル加工やレーザー加工のように１個ずつ孔加工をする加工方法では、加工に手間がかかってしまう。また、レーザー加工で多数の孔加工をすると、熱歪により板全体の反りが発生し、成形型として必要な平坦度を確保できない問題もある。また、ドリル加工で多数の孔加工をすると、工具摩耗による孔径の変化や、ドリル交換によるピッチのずれが生じるおそれがあり、ドリル貫通側のバリの除去処理も必要となり、高い加工精度が困難となる。さらに、ドリル加工やレーザー加工では、いずれも製造コストが大きくなってしまうという問題もあった。
【００１４】
また、特許文献６の方法で作製される微細孔を有する金属板は、とりわけ、ガラスを対象とした成形型としての取り扱いに関する記載はなく、ガラス製のマイクロレンズアレイに関する記載もない。とくに、マイクロレンズアレイは、マイクロレンズ毎のバラツキが小さい高精度の表面形状が求められることから、ガラス製のマイクロレンズアレイの成形に用いられる成形型にも同様に高い精度が求められる。そして、特許文献６の方法で作製される金属板を、加熱により軟化させたガラスと接触して成形を行う成形型として用いる場合を仮定したとしても、成形後のマイクロレンズアレイの表面を平滑にできない、という問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、製造が困難であった孔径を有するガラス製のマイクロレズアレイ用成形型に関して、製造の手間を軽減して、高い精度の多数の微小な孔の加工を実現するとともに、この成形型を使用したマイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のマイクロレンズアレイ用成形型は、エッチング孔である貫通エッチング孔が整列して形成された金属薄板が複数枚、前記貫通エッチング孔の位置が一致するように積層されてマイクロレンズ形成用の貫通孔が設けられた積層板と、前記積層板の少なくとも一方の面に形成された離形膜と、を有することを特徴とする。なお、離型膜は貴金属系又は炭素系の材料からなることが好ましい。
【００１７】
本発明のマイクロレンズアレイの製造方法は、ガラス素材を、上記本発明のマイクロレンズアレイ用成形型と接触させ、前記ガラス素材を加熱により軟化させる加熱工程と、前記加熱工程後、前記マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面側の第１の空間と、前記マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面とは反対面側の第２の空間との間に、前記第１の空間よりも前記第２の空間の方が低圧になるように差圧を生じさせ、前記ガラス素材を前記マイクロレンズアレイ用成形型に密接させて貫通孔内に吸引し、前記マイクロレンズアレイ用成形型と接触させずに凸状のマイクロレンズを形成する成形工程と、前記成形工程により所望の形状となったガラス素材を冷却する冷却工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明のマイクロレンズアレイの製造装置は、上記本発明のマイクロレンズアレイ用成形型と、前記マイクロレンズアレイ用成形型の周縁部を保持し、該マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面側に形成される第１の空間と前記マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面の反対面側に形成される第２の空間とを分割可能な保持容器と、前記第１の空間よりも第２の空間の方が低圧になるように差圧を生じさせる圧力制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のマイクロレンズアレイ用成形型によれば、製造の手間を軽減し、かつ、高い精度で微小な孔加工がされたマイクロレンズアレイ用成形型を実現できる。さらに、本発明のマイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置によれば、滑らかなレンズ形状を有するマイクロレンズアレイが得られる。さらに、吸引によってマイクロレンズを形成すれば、レンズ高さの調整も容易にでき、レンズ形状のバラツキも抑制できるため、所望の形状及び性能を有するマイクロレンズアレイを安定に、かつ、歩留まり良く製造できる。
【００２０】
特に、マイクロレンズアレイ用成形型の成形面の製造に手間がかかる、レンズ径が５０〜１００μｍ程度のマイクロレンズアレイ用成形型であっても、簡便な操作で、精度の高い成形型が製造できる。そのため、本発明のマイクロレンズアレイ用成形型を用いることで高い精度のマイクロレンズアレイが製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】本発明の一実施形態であるマイクロレンズアレイ用成形型の概略断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａのマイクロレンズアレイ用成形型の概略平面図である。
【図２】本発明の他の実施形態であるマイクロレンズアレイ用成形型の概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態であるマイクロレンズアレイの製造装置の概略構成図である。
【図４Ａ】図３で示したマイクロレンズアレイの製造装置の変形例を示した図である。
【図４Ｂ】図３で示したマイクロレンズアレイの製造装置の変形例を示した図である。
【図５Ａ】図３のマイクロレンズアレイの製造装置を用いたマイクロレンズアレイの製造方法（加熱工程）を説明する図である。
【図５Ｂ】図３のマイクロレンズアレイの製造装置を用いたマイクロレンズアレイの製造方法（成形工程）を説明する図である。
【図５Ｃ】図３のマイクロレンズアレイの製造装置を用いたマイクロレンズアレイの製造方法（冷却工程）を説明する図である。
【図６】本発明の他の実施形態であるマイクロレンズアレイの製造装置の概略構成図である。
【図７】例１〜５で得られたマイクロレンズアレイの［セル高さ／貫通エッチング孔の直径］と［マイクロレンズの曲率半径／貫通エッチング孔の半径］との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（マイクロレンズアレイ用成形型の第１の実施形態）
図１Ａ及び１Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態であるマイクロレンズアレイ用成形型の概略断面図と概略平面図を示したものである。ここで示したマイクロレンズアレイ用成形型１は、とくに図１Ｂの概略平面図に示すように、整列して形成された貫通エッチング孔を有する金属薄板２ａを複数枚積層されてなる積層板２と、上記貫通エッチング孔により積層板２に設けられた貫通孔３と、積層板２の表面に形成した離型膜４と、で構成されている。
【００２４】
このように積層板２は、整列した貫通エッチング孔を有する金属薄板２ａが複数枚、積層されてなるが、金属薄板２ａを積層するにあたっては、金属薄板２ａの貫通エッチング孔の位置が一致するようにして、積層板２に貫通孔３が設けられるようにする。なお、貫通エッチング孔の平面形状は、円形、楕円形、四角形や三角形を含む多角形等、とくに限定されないが、真円に近いマイクロレンズを形成するため、円形であることが好ましい。ここでいう、円形とは、楕円率が０．９以上の形状を指すものと定義する。より具体的には、５０〜１００μｍ程度の径を有する円形の貫通エッチング孔を形成する場合には、形成された貫通エッチング孔の近似円からのズレが±２μｍ以内である形状が好ましい。
【００２５】
金属薄板２ａは、積層するだけの枚数を準備する。このとき金属薄板２ａに形成する貫通エッチング孔は、上記のようにエッチングプロセスによって形成されるが、このとき形成される貫通エッチング孔の最小径は、使用する金属薄板２ａの板厚によりほぼ定まる。つまり、貫通エッチング孔の最小径をできるだけ小さくする場合、金属薄板２ａの板厚を薄くする必要があって、一般的には、板厚と形成される貫通エッチング孔の最小径は同程度の大きさに制限される。なお、貫通エッチング孔の径を板厚よりも大きくする場合には、エッチングの処理条件を調節すればよく、任意の大きさにできる。
【００２６】
金属薄板２ａの材料としては、マイクロレンズアレイの成形型として、大気雰囲気下または、不活性ガス雰囲気下において、成形温度に耐えうる耐熱性を有する素材が好ましく、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４、３１６等）、鉄−ニッケル合金（４２アロイ等）等が挙げられる。また、この金属薄板２ａの厚さは、形成する貫通エッチング孔の径（貫通孔３の径）に応じて適宜選択され、上記のように通常、貫通エッチング孔の径と同程度の厚さとすればよい。例えば、エッチング処理により、１００μｍの径を有する貫通エッチング孔を形成する場合には、金属薄板２ａの厚さは６０〜１００μｍとすればよい。
【００２７】
そして、エッチング処理は、金属薄板２ａの貫通エッチング孔を設ける位置にエッチング液を接触させる等の処理であって、１回の処理によって、複数の貫通エッチング孔を形成できる。なお、このとき使用するエッチング液は、金属薄板２ａの素材に応じて適宜選択すればよい。例えば、金属薄板２ａが、ステンレスや鉄−ニッケル合金である場合、塩化第二鉄を主成分とするエッチング液等を使用できる。
【００２８】
このようなエッチング処理により金属薄板２ａに形成された複数の貫通エッチング孔は、金属薄板２ａの平面からみて整列している。なお、このとき形成する貫通エッチング孔は、所望のマイクロレンズアレイの各マイクロレンズの位置に対応した位置とすればよく、例えば、千鳥配置や碁盤目状等に整列して形成すればよい。なお、以降、貫通エッチング孔の形状はとくに説明がない限り、円形であるものとして説明する。
【００２９】
このように複数個の貫通エッチング孔が整列して設けられた金属薄板２ａを複数枚準備して、それぞれの金属薄板２ａの各貫通エッチング孔の位置が一致するように積層して積層板２を得る。積層にあたっては、例えば、真空状態の中で約９００℃に加熱しながら、加圧して熱圧着させる拡散接合により積層した金属薄板２ａを一体化すればよい。なお、積層板２として一体化可能であれば、拡散接合以外の他の方法であってもよい。
【００３０】
なお、図１Ａでは、便宜的に金属薄板２ａを４枚積層した積層板２の構成を示しているが、当然ながら、この金属薄板の積層枚数はこれに限定されず、所望の厚さとなるように必要な枚数だけ積層すればよい。
【００３１】
ただし、貫通エッチング孔の孔径をより小さいものとする場合には、上記のように金属薄板２ａの厚さをより薄くすることで対応できるが、金属薄板２ａがあまりに薄いと、その強度が低いことや、取り扱いの困難さから、積層板２の作製が煩雑になるおそれがある。したがって、金属薄板２ａの厚さは２０〜５０μｍが好ましい。そして、このような金属薄板２ａを積層し、最終的に得られる積層板２の厚さは、積層板２の強度を確保し、製造の煩雑さを回避し、かつ、成形型製造のコストを抑制できる点を考慮して適宜決定すればよい。
【００３２】
例えば、マイクロレンズアレイ用成形型として、成形型の表裏に圧力差（差圧）を生じさせて使用する場合、該差圧に耐えられる一定の強度を保つために、積層板２は、金属薄板２ａの積層数を増やすことで調整可能である。この場合、積層板２の厚さは、マイクロレンズアレイ成形時の、積層板２のたわみ量をマイクロレンズアレイのセル高さの１０％以下と規定し、後述する成形方法による差圧により決めるとよい。このとき、マイクロレンズアレイを形成するための差圧として、０．０９ＭＰａ以上の差圧に対する強度を保つことができる積層板２の厚さは０．８ｍｍ以上が好ましく、０．８５ｍｍ以上がより好ましい。
【００３３】
また、マイクロレンズアレイ成形後に成形型から圧力を加えて離型する場合、そのときに必要な加圧離型力として想定される０．１５ＭＰａに十分に耐えられるように、積層板２の厚さは０．９ｍｍ以上が好ましい。
【００３４】
ただし、積層板２が厚くなると積層枚数が増えて、単純にその分の手間が増えるだけでなく、積層板形成時の貫通エッチング孔の位置合わせも煩雑になるため、この観点からは積層板２の厚さは５ｍｍ以下が好ましく、３ｍｍ以下がより好ましく、１．２ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００３５】
上記の点を総合的に考慮すると、積層板２の厚さは、０．８ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、０．８５〜３ｍｍがより好ましく、０．８５〜１．２ｍｍが特に好ましい。
【００３６】
このようにして得られる積層板２は、金属薄板２ａの貫通エッチング孔が孔の深さ方向に連なって形成されているため、貫通エッチング孔の位置に貫通孔３を有してなる。この貫通孔３の径としては、マイクロレンズアレイとしての光の取り出し効率を高める大きさであって、また、マイクロレンズアレイのピッチを考慮して、５０〜１００μｍが好ましく、７０〜８０μｍがより好ましい。また、この貫通孔３は、上記したように整列して設けられているが、そのピッチは、例えば、５０〜２００μｍが好ましく、８０〜１２０μｍがより好ましい。また、貫通孔３の（直径／ピッチ）で表される比は、０．１〜０．９が好ましく、０．２〜０．９がより好ましい。なお、貫通孔のピッチとは、隣り合う貫通孔３の開口部の中心間の距離に相当する。この（直径／ピッチ）の比が０．９より大きいと、隣り合う貫通孔３どうしが接触するおそれがある。また、（直径／ピッチ）の比が０．１よりも小さいと、隣り合う貫通孔３が離散しすぎて、マイクロレンズアレイに要求される光学特性を満足しないおそれがある。
【００３７】
離型膜４は、積層板２の少なくとも一方の面に設けるものであり、この一方の面は、マイクロレンズアレイ用成形型として使用する際に、ガラス素材と接触する面に相当する。このように、離型膜４を設けておくことで、成形操作の後、ガラス素材と成形型とが貼り付くことを防止し、分離を容易にできる。
【００３８】
また、図示しないが、ガラス素材と接触する面側だけでなく、その逆側の面にも離型膜４を形成してもよい。このように積層板２の両面に離型膜４を設けておくと、マイクロレンズアレイの成形時に積層板２が空気等と直接接触するのを防止でき、金属製である積層板２が酸化される等の不具合を防止できる。
【００３９】
離型膜４としては、マイクロレンズや光学素子等の成形型に使用される離型膜が挙げられ、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）およびそれらの合金等の貴金属系の材料、ダイヤモンドライクカーボン等の炭素系の材料等が好ましい。これらの離型膜４は、公知の成膜方法により積層板２上に形成すればよく、蒸着、スパッタ等のＰＶＤ（物理的気相成長法）、熱ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等のＣＶＤ（化学的気相成長法）等の成膜方法が挙げられる。また、形成される離型膜４は、貫通孔３の成形への悪影響を与えず、離型性能を十分に確保できる厚さであればよい。具体的には、離型膜４の膜厚は、０．０５μｍ以上１μｍ以下が好ましく、典型的には２５０ｎｍ程度である。膜厚が、０．０５μｍ未満であると、離型膜としての機能の低下や耐久性が低下するおそれがあり、１μｍを超えると、離型膜積層時の密着不良等が生じるおそれがある。
【００４０】
（マイクロレンズアレイ用成形型の第２の実施形態）
さらに、マイクロレンズアレイ用成形型としては、図２に示した態様ともできる。図２に示したマイクロレンズアレイ用成形型１１は、整列して形成された貫通エッチング孔を有する金属薄板２ａ複数枚を、該貫通エッチング孔の位置がそれぞれ一致するように積層し、さらに、その積層した表面に整列して形成された貫通エッチング孔を有する金属薄板２ｂを積層してマイクロレンズ形成用の貫通孔１３を設けた積層板１２と、該積層板１２のガラス素材との接触面に形成された離型膜１４と、を有する。
【００４１】
このマイクロレンズアレイ用成形型１１は、基本的には図１Ａ，１Ｂで示したマイクロレンズアレイ用成形型１と同様の構成であるが、唯一異なるのが、積層板１２を構成する金属薄板として、形成されている貫通エッチング孔の径が異なる２種類の金属薄板２ａ、２ｂを使用している点である。
【００４２】
このとき、金属薄板２ａの貫通エッチング孔の径よりも金属薄板２ｂの貫通エッチング孔の径が小さくなっており、金属薄板２ｂの貫通エッチング孔は、ガラス素材の接触する方に近い側にあり、マイクロレンズアレイを形成するための孔として用いられる。マイクロレンズアレイを構成する各マイクロレンズの径は、ガラス素材が直接接触する孔の大きさに依存する。この場合、離型膜が形成される金属薄板２ｂの貫通エッチング孔の径によって定まるため、図２のような積層板構成とすると、より小さい径のマイクロレンズを形成できる。なお、ガラス素材が実際に接触するのは、離型膜１４であるが、本明細書では、離型膜１４に最も近い金属薄板について、便宜的に、「ガラス素材が接触する側の金属薄板」という場合がある。
【００４３】
すなわち、上記のように、エッチング孔からなる貫通エッチング孔の径は、使用する金属薄板の厚さによってある程度制限されるため、小さい径のマイクロレンズアレイ用成形型を作ろうとする場合、金属薄板の厚さを薄くすればよい。ただし、図１Ａ，１Ｂに示したように、すべての金属薄板の貫通エッチング孔を同じ径として作製する場合、図２の貫通孔１３のような小さい径を形成しようとすると、使用する金属薄板２ｂがあまりに薄いため、その強度の低さや取り扱いの困難さにより、慎重に取り扱わなければならなかったり、拡散接合時にも孔の位置合わせに時間がかかったりする場合がある。
【００４４】
そこで、より小さい径のマイクロレンズアレイを実現できる、マイクロレンズアレイ用成形型を作製するために、積層板１２のうち、ガラス素材が接触する側の金属薄板のみ、より小さい径の貫通エッチング孔を有する金属薄板２ｂとしてもよい。例えば、全ての金属薄板のうち、ガラス素材が接触する側の金属薄板のエッチング孔が最も小さくなるようにしてもよい。そして、それ以外は、より取り扱いが容易であって、マイクロレンズアレイを形成するための貫通孔１３が適切に形成できる貫通エッチング孔を有する金属薄板２ａとすることで、その成形型の製造をより簡便に効率よくできる。
【００４５】
なお、上記のとおり、マイクロレンズアレイを構成する各マイクロレンズの径は、ガラス素材が接触する側の最表面の金属薄板に形成された貫通エッチング孔の径により決定されるため、それ以外の金属薄板の貫通エッチング孔については、積層板としたときに貫通孔が適切に形成できていれば特に限定されない。例えば、金属薄板２ｂが複数積層されてなる金属薄板の第１群と、金属薄板２ａが複数積層されてなる金属薄板の第２群と、が積層されて積層板１２が構成されてもよい。この他に、積層板が、それを形成する金属薄板の貫通エッチング孔の径がそれぞれ異なって積層されている等の構成であっても問題はない。
【００４６】
また、ガラス素材との接触面側とは反対面側の金属薄板の貫通エッチング孔の径を小さくしておくと、開口部となる孔の開放径を小さくでき、異物などの混入を抑えられる。つまり、図２では、ガラス素材が接触する側の金属薄板２ｂの貫通エッチング孔の径が、金属薄板２ａの貫通エッチング孔の径よりも小さくなっているが、例えば図２において、金属薄板２ｂより最も離れた金属薄板２ａの貫通エッチング孔の径のみ、を金属薄板２ｂの貫通エッチング孔の径程度に小さくしてもよい。
【００４７】
（マイクロレンズアレイの製造装置の第１の実施形態）
次に、本発明のマイクロレンズアレイの製造装置及び製造方法について説明する。
【００４８】
ここで、図３は本発明の一実施形態であるマイクロレンズアレイの製造装置の概略構成を示した図である。なお、成形容器内は断面図として示した。
【００４９】
この図３に示したマイクロレンズアレイの製造装置２１は、上記のマイクロレンズアレイ用成形型１と、該成形型１の周縁部を保持し、該成形型１によって、マイクロレンズアレイ用成形型１のガラス素材８０との接触面側とその反対面側に分割される気密空間を形成可能な保持容器２２と、保持容器２２により分割された気密空間に差圧を生じさせる圧力制御部２３と、から構成される。
【００５０】
ここで、マイクロレンズアレイ用成形型１は、マイクロレンズアレイを成形する際、一方の面、つまり、離型膜を有する面、に成形に用いるガラス素材８０を接触させてから圧力差を利用して密接させる。そして、マイクロレンズアレイ用成形型１のうち貫通孔３に相当する部分に位置するガラス素材８０を貫通孔３内に吸引し（押出し）、成形型１へ接触させずに凸状のマイクロレンズを形成可能とした。
【００５１】
本発明は、このマイクロレンズアレイのようにマイクロレンズの径が小さく、従来の成形型では成形面の鏡面研磨が困難であるような場合に、特に好ましい効果を奏する。詳細は後述するが、本発明によれば、成形面を転写して光学面を形成するものではないため、成形面の鏡面研磨等の操作をする必要が無く、それでいて滑らかな光学面が得られる。
【００５２】
保持容器２２は、マイクロレンズアレイ用成形型１の周縁部を保持し、かつ、マイクロレンズアレイ用成形型１のガラス素材８０との接触面側に形成される第１の空間２４と上記接触面の反対面側に形成される第２の空間２５とを分割する。図３においては、ガラス素材をマイクロレンズアレイ用成形型１の上面に密接して成形する場合の例を示している。
【００５３】
この保持容器２２は、マイクロレンズアレイ用成形型１を水平になるように保持でき、成形時にそのマイクロレンズアレイ用成形型１の上下を空間的に分割できるものであればよい。また、後述するように分割した空間内に差圧を生じさせるために、この図３では、第１の空間２４及び第２の空間２５の両方の空間が共に密閉した空間となる例を示している。
【００５４】
圧力制御部２３は、上記したような第１の空間２４の圧力と第２の空間２５との圧力とを制御するもので、第１の空間２４内及び第２の空間２５内と接続され、それぞれの空間内の気圧を制御できるようになっている。このとき、圧力制御部２３により、マイクロレンズアレイ用成形型１のガラス素材８０との接触面側の空間（第１の空間２４）よりもその反対面側の空間（第２の空間２５）が低圧になるように差圧を生じさせる。
【００５５】
具体的には、第１の空間２４の圧力を加圧するには加圧ポンプ等が、第２の空間２５の圧力を減圧するには真空ポンプ等が、用いられ、これら両者の空間の差圧が所定の値となるように調整される。
【００５６】
なお、図３のマイクロレンズアレイの製造装置２１は、第１の空間２４及び第２の空間２５を共に密閉した状態となる場合を示したが、両空間において差圧が生じればよいため、いずれか一方を密閉空間とし、他方を開放した構成を有してもよい。この場合、開放された空間は大気圧となるので、それに対して密閉空間の圧力を負圧とするか正圧とするかはどちらを密閉するかで自ずと決定される。
【００５７】
すなわち、図３の第１の空間２４を密閉し、第２の空間２５を開放した場合、図４Ａに示す装置構成となる。この図４Ａに示したマイクロレンズアレイの製造装置３１は、マイクロレンズアレイ用成形型１と、該成形型１の周縁部を保持し、該成形型１のガラス素材８０との接触面側とその反対面側のそれぞれに形成される空間を分割する保持容器３２と、保持容器３２により分割された空間に差圧を生じさせる圧力制御部３３と、から構成される。
【００５８】
ここで、保持容器３２は、第１の空間３４を密閉し、第２の空間３５を開放した状態とするもので、第２の空間３５は大気圧であるため、第１の空間３４は大気圧よりも高い圧力とする必要がある。そのため、ここで用いられる圧力制御部３３は、第１の空間３４内を加圧できる加圧ポンプである。
【００５９】
また、図３の第２の空間２５を密閉し、第１の空間２４を開放した場合、図４Ｂに示す装置構成となる。この図４Ｂに示したマイクロレンズアレイの製造装置４１は、マイクロレンズアレイ用成形型１と、マイクロレンズアレイ用成形型１の周縁部を保持し、マイクロレンズアレイ用成形型１のガラス素材８０との接触面側とその反対面側のそれぞれに形成される空間を分割する保持容器４２と、保持容器４２により分割された空間に差圧を生じさせる圧力制御部４３と、から構成される。
【００６０】
ここで、保持容器４２は、第１の空間４４を開放し、第２の空間４５を密閉した状態とするもので、第１の空間４４は大気圧であるため、第２の空間４５は大気圧よりも低い圧力とする必要がある。そのため、ここで用いられる圧力制御部４３は、第２の空間４５内を減圧できる真空ポンプである。
【００６１】
なお、保持容器４２の素材は、マイクロレンズアレイの成形時の温度、圧力に耐性を有するものであればよく、例えば、ステンレス鋼、超硬等が挙げられる。
【００６２】
次に、本発明のマイクロレンズアレイの製造方法について図５Ａ〜５Ｃを参照しながら説明する。図５Ａは、図３のマイクロレンズアレイの製造装置２１を用いた場合を例にしたもので、圧力制御部２３は記載を省略している。また、図５Ｂ及び５Ｃは、図５Ａにおいて成形条件へと環境を変化させたときにガラス素材８０の変化がわかるように、ガラス素材８０とマイクロレンズアレイ用成形型１の一部を拡大した図であるが、マイクロレンズアレイ用成形型１を構成する、金属薄板の積層体等については図面中では省略した。なお、以降は、図５Ｂ及び５Ｃを用いて、図１Ａ、１Ｂに示すマイクロレンズアレイ用成形型１を用いた場合について説明するが、成形型として図２に示すマイクロレンズアレイ用成形型１１を用いる場合も、同様に適用できる。
【００６３】
まず、マイクロレンズアレイ用成形型１の上にガラス素材８０を載置する。次に、マイクロレンズアレイ用成形型１を成形温度まで加熱し、ガラス素材８０も同温度にまで加熱して軟化させる（図５Ａ；加熱工程）。このときの加熱温度は、ガラス素材８０が軟化する温度とすればよく、用いるガラス素材によって異なるが、一般に、５００〜１１００℃程度である。また、このとき、ガラスの粘度をη［ｄｐａ・ｓ］として、ｌｏｇηを４．８〜１２．３７の範囲とすればよく、５〜９が好ましく、５〜７がより好ましい。
【００６４】
ガラス素材８０が十分に加熱され、軟化状態となった後、第１の空間２４内の圧力（Ｐ１）と第２の空間２５内の圧力（Ｐ２）との関係を、第１の空間２４よりも第２の空間２５の方が低圧（Ｐ１＞Ｐ２）になるように差圧を生じさせる。
【００６５】
このように差圧を生じさせると、軟化状態のガラス素材８０が、低圧の第２の空間２５側に貫通孔３を通じて吸引され（押出され）、第１の空間２４と第２の空間２５とがそれぞれ確実に分割され、密閉される。この状態を継続していくと、ガラス素材８０は、貫通孔３内に吸引されて凸状のマイクロレンズを形成する（図５Ｂ；成形工程）。なお、図５Ｂにはガラス素材８０が成形途中である状態を示している。
【００６６】
このとき、マイクロレンズアレイの光学面の面頂高さは、ガラス素材８０の粘度、第１の空間２４と第２の空間２５の差圧（Ｐ１−Ｐ２）、成形時間の関係によって決定され、これらを所望のレンズ形状が得られる条件に設定する。例えば、粘度、差圧を一定にした場合には、吸引時間を調整することでマイクロレンズの高さを容易に調整できる。
【００６７】
より具体的には、成形時の第１の空間２４と第２の空間２５の差圧（Ｐ１−Ｐ２）は、ガラス素材８０の変形を十分に、かつ、実用的な時間で達成するため１０〜１０００ｋＰａが好ましく、５０〜８００ｋＰａがより好ましい。また、差圧によるガラス素材を変形させる時間は、マイクロレンズアレイとしての機能を損なわないように、かつ、製造の効率性も考慮し、１〜１０００秒の範囲が好ましく、１〜１５０秒がより好ましい。
【００６８】
そして、マイクロレンズが所望の形状となったところで、第１の空間２４と第２の空間２５との差圧を解消し、ガラス素材８０がそれ以上変形しないように第１の空間２４と第２の空間２５の圧力を同一のものとする。
【００６９】
次いで、変形させたガラス素材８０を歪点以下まで冷却し、ガラス素材８０を固化させる（図５Ｃ；冷却工程）。さらに、冷却したガラス素材８０を成形型から離型させ、最終的には室温にまで冷却してマイクロレンズアレイを得る。このようにして、球面状のマイクロレンズが等間隔に碁盤目状に整列したマイクロレンズアレイが得られる。なお、マイクロレンズアレイ用成形型１の材料の熱膨張係数とガラス素材８０の熱膨張係数とが略等しい場合、マイクロレンズアレイ用成形型１と一体的に冷却して固化し、その後、マイクロレンズアレイ用成形型１と離型してマイクロレンズアレイを得てもよい。
【００７０】
このようにして得られるマイクロレンズアレイは、凸球面状であり、各マイクロレンズの曲率半径Ｒは０．００５〜１００ｍｍの範囲のものを、上記成形条件を調節して所望の形状にして得られる。また、上記は、曲率半径の絶対的な範囲を示したが、マイクロレンズの半径に対して、成形したマイクロレンズの曲率半径の比についても調整できることが好ましい。とくに、上記の比が小さいと、マイクロレンズアレイとして求められる高い光利用効率が得られるとともに、マイクロレンズアレイが配置されるスペースを小さくできる点で好ましい。また、マイクロレンズの径（半径）は、貫通エッチング孔の径（半径）によりほぼ決定されるので、上記の比について［レンズの曲率半径／貫通エッチング孔の半径］を指標とするとき、吸引時間等の製造条件を調整して得られる値としては、１．８以下が好ましく、１．５以下がより好ましく、１．３以下がさらに好ましい。
【００７１】
また、この成形は高温に加熱した状態で実施され、成形型の酸化による劣化を防止するため、例えば、第１の空間２４及び第２の空間２５の両方を窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気としたり、第２の空間２５側（低圧側）を１×１０−２Ｐａ以下の真空条件下としたり、するのが好ましい。
【００７２】
さらに、マイクロレンズアレイ用成形型１及び保持容器２２を内部に収容可能なチャンバー（圧力制御部２３はチャンバーの外部に配置すればよい）を設けてもよく、この場合、上記成形型の雰囲気の置換が容易で、内部温度も安定させることができ好ましい。
【００７３】
なお、ガラス素材８０としては、マイクロレンズアレイが製造できれば特に限定されず、従来公知のガラス素材が挙げられる。加熱前のガラス素材８０の形状は、特に限定されないが、平面形状が矩形又は円形の平板状のものが好ましく、そのときプレス前の厚さは０．１ｍｍ〜２０ｍｍである。また、ガラス素材は上記した平板状だけではなく、球状が潰れた偏平状等の種々の形状のものも使用できる。
【００７４】
（マイクロレンズアレイの製造装置の第２の実施形態）
図６は本発明の他の実施形態であるマイクロレンズアレイの製造装置の概略構成を示した図である。
【００７５】
この図６に示したマイクロレンズアレイの製造装置５１は、マイクロレンズアレイ用成形型１と、該成形型１の周縁部を保持し、該成形型１のガラス素材との接触面側とその反対面側に分割される空間を形成可能な保持容器５２，５３と、保持容器５２，５３により分割された空間に差圧を生じさせる圧力制御部５４と、から構成される。さらに、保持容器５２，５３により形成された空間を気密可能とするためにガスケット５６も設けられている。
【００７６】
ここで、マイクロレンズアレイ用成形型１は、第１の実施形態におけるマイクロレンズアレイ用成形型１であるので、説明を省略する。また、この実施形態は、ガラス素材８０をマイクロレンズアレイ用成形型１の下側から接触させ密接させる例である。本実施形態では、保持容器は下側の保持容器５２と上側の保持容器５３の２つのパーツに分かれており、この保持容器５２，５３を重ね合わせた時に中央に形成される空間内にガラス素材８０とマイクロレンズアレイ用成形型１が収容される。
【００７７】
そして、図６に示した例では、下側の保持容器５２は、ガラス素材８０及びマイクロレンズアレイ用成形型１を所定の位置に配置できるように段差が設けられ、さらに、ガラス素材８０が載置される面は、外部空間と繋がる孔５２ａが設けられており、第１の空間は開放され大気圧となるように構成されている。一方、上側の保持容器５３は、マイクロレンズアレイ用成形型１のガラス素材８０との接触面と反対面側における第２の空間５５は密閉された空間とされ、この第２の空間５５は真空ポンプ５４と接続されており、内部の気圧を低減して負圧に調節できるようになっている。
【００７８】
ここで説明したマイクロレンズアレイの製造装置５１は、ガラス素材８０がマイクロレンズアレイ用成形型１の下側から密接させて成形する以外は、基本的に第１の実施形態と同様の操作によりマイクロレンズアレイを製造できる。装置構成としては、図４Ｂに示したマイクロレンズアレイの製造装置４１の上下をひっくり返した構成で、ガラス素材８０及びマイクロレンズアレイ用成形型１が下方に落下しないように支持する部材を設けたものである。
【実施例】
【００７９】
以下、本発明を実施例（例１〜例６）によりさらに詳細に説明する。
（例１）
図４Ｂのマイクロレンズアレイの製造装置を用い、以下のとおりマイクロレンズアレイを製造した。
【００８０】
本実施例に用いたマイクロレンズアレイ用成形型は、金属薄板としてφ２０ｍｍ、厚さ５０μｍの円板状の鉄−ニッケル合金（４２アロイ；熱膨張係数αは５０×１０−７／Ｋ（ａｔ  〜２００℃））を拡散接合によって２０枚積層して約１ｍｍ厚の積層板とした。上記金属薄板は、その中央部の８ｍｍ×８ｍｍの領域に、エッチングにより、φ７８．１μｍの円形の貫通エッチング孔を８１×８１個、１００μｍのピッチで碁盤目状に整列して形成したもので、これら貫通エッチング孔の位置を合わせて積層しているため、積層板にはその貫通エッチング孔の配置と同一の配置で貫通孔が形成されている。
【００８１】
なお、貫通エッチング孔を有する金属薄板は、次の手順により作製した。まず、孔の開いていない金属薄板の両面にフォトレジストを塗布して、このフォトレジスト表面にパターンフィルム原版に描画された形状を露光して焼き付け、現像処理することで、エッチング孔の形成部分のみの金属表面が露出したエッチングパターンのマスキングを形成した。次に、このマスキング付きの金属板材料にエッチング液を接触させてエッチング処理して、パターン（原版）通りの位置、形状に金属板を加工して、貫通エッチング孔を形成した。最後に、金属薄板表面に残っているフォトレジストによるマスキングを除去し、洗浄・乾燥して、貫通エッチング孔を有する金属薄板とした。
【００８２】
上記のように得られた積層板の片面に、さらに、離型膜として、厚さ２５０ｎｍのイリジウム−レニウム合金（Ｉｒ−Ｒｅ合金）膜を形成し、マイクロレンズアレイ用成形型を得た。
【００８３】
そして、マイクロレンズアレイの製造装置は、図４Ｂに示したように、保持容器としては、マイクロレンズアレイ用成形型の上方の空間（第１の空間）が開放されており、下方の空間（第２の空間）は保持容器、マイクロレンズアレイ用成形型及びガラス素材で密閉された空間が形成される装置である。また、下方の空間（第２の空間）は減圧・加圧ポンプに接続されている。
【００８４】
まず、この保持容器の上部にマイクロレンズアレイ用成形型を載置、固定し、その成形型の上にガラス素材を載置して、マイクロレンズアレイ用成形型の上下の空間を分割できるようにした。なお、ここで使用したガラス素材は、ホウケイ酸バリウム系の低融点ガラス（ガラス転移点：４９５℃、屈伏点：５４２℃、軟化点：５９１℃、旭硝子社製、商品名：Ａ−ＢＡＲ１２）製のφ１５．９５ｍｍ、厚さ４．４ｍｍの円板状のものである。
【００８５】
次いで、保持容器を加熱し、ガラス素材を５８７℃にまで昇温させ軟化させた。このときのガラス素材の粘度をη［ｄｐａ・ｓ］とするとき、ｌｏｇηは９．０４である。十分にガラス素材を加熱し、軟化させた後、減圧・加圧ポンプを稼働させ、下方の空間（第２の空間）を負圧にし、１００秒間保持して、ガラス素材を変形させマイクロレンズを成形した。なお、このときの差圧は８８ｋＰａであった。
【００８６】
その後、直ちに下方の空間の圧力を開放し大気圧に戻し、ガラス素材を冷却した。ガラス素材が５００℃以下になったところで、減圧・加圧ポンプにより下方の空間を正圧（０．１５ＭＰａ）とし、ガラス素材と成形型とが離型させ、すぐに大気圧に戻した。さらに、ガラス素材を冷却して室温となったところで成形されたガラス素材を取り出し、直径７６．４μｍ、高さ１８．０μｍのマイクロレンズを整列して有するマイクロレンズアレイを得た。
【００８７】
（例２〜５）
次に、成形操作における所定の保持時間を、それぞれ、１２０秒、２４０秒、２７０秒、３１０秒（順番に、例２〜５とした）とした以外は、例１と同一の操作によりマイクロレンズアレイを製造した。ここで得られたマイクロレンズアレイのマイクロレンズのサイズは、それぞれ、（例２）直径７７．８μｍ、高さ２５．０μｍ、（例３）直径７６．５μｍ、高さ３０．３μｍ、（例４）直径７６．２μｍ、高さ３５．３μｍ、（例５）直径７７．５μｍ、高さ３６．５μｍであった。
【００８８】
（レンズ形状の確認）
例１〜５で得られたマイクロレンズアレイについて、レンズの成形面形状を非接触三次元測定機（キーエンス社製、商品名：ＶＫ９７００）により測定した。得られたマイクロレンズアレイは、成形面の表面粗さに影響されず、滑らかな表面形状を有するレンズを形成できた。また、成形型の中央部と外周部での形状のバラツキが極めて小さく、均一な光学面形状を形成できた。
【００８９】
また、このとき、［レンズの曲率半径／貫通エッチング孔の半径］の関係を調べたところ、成形時間が長くなるほど小さくなっていき（曲率半径が小さくなっていき）、吸引時間によりレンズ形状を制御できることがわかった。この結果を図７に示した。なお、ここで細孔の半径は、マイクロレンズの成形に寄与する最表面の金属薄板の貫通エッチング孔の半径である。
【００９０】
代表的に、例３で得られたマイクロレンズアレイについて、中心のマイクロレンズ１点と、外周のマイクロレンズ４点についてそれぞれ、レンズ径、高さ、曲率を調べた結果は以下のとおりである。中心のマイクロレンズ：径／高さ／曲率半径＝７３μｍ／２９．１μｍ／４１μｍ、外周のマイクロレンズ−１：径／高さ／曲率半径＝７８μｍ／２９．０μｍ／４６μｍ、外周のマイクロレンズ−２：径／高さ／曲率半径＝７７μｍ／３１．５μｍ／４７μｍ、外周のマイクロレンズ−３：径／高さ／曲率半径＝７９μｍ／３１．２μｍ／４７μｍ、外周のマイクロレンズ−４：径／高さ／曲率半径＝７６μｍ／３０．２μｍ／４５μｍ、であり、バラツキが小さいことを確認した。
【００９１】
なお、成形時間が２７０秒（例４）、３１０秒（例５）となると、一部剥離も生じていたが、これは、貫通孔の内部にガラス素材が吸引されすぎて、離型しにくくなることに起因するものと考えられる。すなわち、離型まで安全に行い、製品歩留まりを向上させるには、［レンズの曲率半径／貫通エッチング孔の半径］の数値は１．１８以上とするのが好ましい。
【００９２】
（例６）
本実施例に用いたマイクロレンズアレイ用成形型は、金属薄板としてφ２０ｍｍ、厚さ５０μｍの円板状の鉄−ニッケル合金（４２アロイ；熱膨張係数αは５０×１０−７／Ｋ（ａｔ  〜２００℃））を拡散接合によって１９枚積層し、そこに、φ２０ｍｍ、厚さ３０μｍの円板状の鉄−ニッケル合金（同上）を１層追加し、合計約１ｍｍ厚の積層板とした。追加した１層の金属薄板は、ガラスと接する側の最表層に設けられ、その中央部の８ｍｍ×８ｍｍの領域に、エッチングにより、φ６８．０μｍの円形の貫通エッチング孔を８１×８１個、１００μｍのピッチで碁盤目状に整列して形成されている。残りの１９層の各層の孔径は、φ７８．１μｍの円形の貫通エッチング孔が、やはり８１×８１個、１００μｍのピッチで碁盤目状に整列して形成されている。
そして、使用する全ての金属薄板は、これら貫通エッチング孔の位置を合わせて積層しているため、積層板にはその貫通エッチング孔の配置と同一の配置で貫通孔が形成されている。
【００９３】
さらに、得られた積層板の追加した１層側の片面に、厚さ２５０ｎｍのイリジウム−レニウム合金（Ｉｒ−Ｒｅ合金）膜を形成し、マイクロレンズアレイ用成形型を得た。
【００９４】
そして、マイクロレンズアレイの製造装置は、図４Ｂに示したように、保持容器としては、マイクロレンズアレイ用成形型の上方の空間（第１の空間）が開放されており、下方の空間（第２の空間）は保持容器、マイクロレンズアレイ用成形型及びガラス素材で密閉された空間が形成される装置である。また、下方の空間（第２の空間）は減圧・加圧ポンプに接続されている。
【００９５】
まず、この保持容器の上部に上記で作製した最表層の貫通孔の孔径のみ異なるマイクロレンズアレイ用成形型を載置、固定し、その成形型の上にガラス素材を載置して、マイクロレンズアレイ用成形型の上下の空間を分割できるようにした。なお、ここで使用したガラス素材は、ホウケイ酸バリウム系の低融点ガラス（ガラス転移点：４９５℃、屈伏点：５４２℃、軟化点：５９１℃、旭硝子社製、商品名：Ａ−ＢＡＲ１２）製のφ１５．９５ｍｍ、厚さ４．４ｍｍの円板状のものである。
【００９６】
次いで、保持容器を加熱し、ガラス素材を５８７℃にまで昇温させ軟化させた。このときのガラス素材の粘度をη［ｄＰａ・ｓ］とするとき、ｌｏｇηは９．０４である。十分にガラス素材を加熱し、軟化させた後、減圧・加圧ポンプを稼働させ、下方の空間（第２の空間）を負圧にし、１５０秒間保持して、ガラス素材を変形させマイクロレンズを成形した。なお、このときの差圧は８８ｋＰａであった。
【００９７】
その後、直ちに下方の空間の圧力を開放し大気圧に戻し、ガラス素材を冷却した。ガラス素材が５００℃以下になったところで、減圧・加圧ポンプにより下方の空間を正圧（０．１５ＭＰａ）とし、ガラス素材と成形型とを離型させ、すぐに大気圧に戻した。さらに、ガラス素材を冷却して室温となったところで成形されたガラス素材を取り出し、直径６６μｍ、高さ１８．４μｍのマイクロレンズを整列して有するマイクロレンズアレイを得た。
【００９８】
ここで示したように、成形型の孔径を小さくすることで、得られるマイクロレンズの大きさは、孔径に応じて形成されていることが確認でき、成形型の孔径の大きさをコントロールすることで、得られるマイクロレンズアレイの形状も所望の形状とできることが確認できた。
【００９９】
以上より、本発明のマイクロレンズアレイ用成形型、マイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置は、滑らかな光学面を有するマイクロレンズアレイを簡便な操作で得ることができる。この、マイクロレンズアレイ用成形型は、貫通エッチング孔の径が小さいものであったり、多数の貫通エッチング孔を有するものであったりしても簡便な操作で製造でき、高精度のマイクロレンズアレイを実現できる。
【０１００】
さらに、本願発明のマイクロレンズアレイの製造装置及び製造方法によれば、個々のマイクロレンズの形状バラツキを無くし、均一な特性のマイクロレンズアレイを製造できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明のマイクロレンズアレイ用成形型、マイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置は、凸状のマイクロレンズを多数有するマイクロレンズアレイを形成するのに有用である。
【符号の説明】
【０１０２】
１…マイクロレンズアレイ用成形型、２…積層板、３…貫通孔、４…離型膜、２１…マイクロレンズアレイの製造装置、２２…保持容器、２３…圧力制御部、２４…第１の空間、２５…第２の空間、８０…ガラス素材
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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