(57)【要約】  本発明は、応力集中を緩和する形状を有するマイクロレンズアレイを製造可能なマイクロレンズアレイ用成形型及びその製造方法並びにマイクロレンズアレイを提供する。本発明のマイクロレンズアレイ用成形型の製造方法は、板状素材１１の表面に凹面状の成形面２ａを複数個形成し、その後、前記成形面より大径の弾性核体及び前記弾性核体の表面に固着された砥粒とからなる研磨粒子１４を、成形面２ａを有する成形型表面に噴射して衝突させ、成形型表面を研磨することを含むものである。
2013022042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状素材の表面に凹面状の成形面を複数個形成し、その後、前記成形面の開口部より大径の弾性核体及び前記弾性核体の表面に固着された砥粒とからなる研磨粒子を、前記成形面を有する成形型表面に噴射して衝突させ、成形型表面を研磨することを含むマイクロレンズアレイ用成形型の製造方法。
【請求項２】
前記弾性核体が、ゴム、植物性繊維、樹脂又はゼラチンからなる請求項１記載のマイクロレンズアレイ用成形型の製造方法。
【請求項３】
前記弾性核体が、ゼラチン及び水を含んでなる請求項２記載のマイクロレンズアレイ用成形型の製造方法。
【請求項４】
前記成形面の開口径が、３０〜１０００μｍである請求項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の製造方法。
【請求項５】
前記研磨粒子の形状が、略球状である請求項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の製造方法。
【請求項６】
前記研磨粒子の直径が、前記成形面の開口径の２〜５０倍である請求項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の製造方法。
【請求項７】
前記研磨粒子の半径が、前記成形面の曲率半径よりも大きい請求項１乃至６のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型の製造方法。
【請求項８】
前記成形型表面の研磨において、前記研磨粒子を、前記成形型表面に対して１０〜８０°の角度で噴射して衝突させる請求項１乃至７のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型の製造方法。
【請求項９】
前記成形型表面の研磨において、成形型表面と平行な面において略等角度間隔で方向を変えて、３方向以上から研磨する請求項１乃至８のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型の製造方法。
【請求項１０】
凹面状のレンズ成形面から成形型表面への接続部分である縁部が曲面で形成されているマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項１１】
前記レンズ成形面の曲率半径をＲａ、前記縁部の曲率半径をＲとするとき、Ｒ／Ｒａが０．２〜０．８である請求項１０記載のマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項１２】
前記縁部の曲率半径Ｒが５〜２０μｍである請求項１１記載のマイクロレンズアレイ用成形型。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれか１項記載のマイクロレンズアレイ用成形型を用いて得られるマイクロレンズアレイ。
【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、その製造方法及びマイクロレンズアレイに係り、特に、成形面の縁部が曲面で形成されたマイクロレンズアレイ用成形型、その製造方法及びその成形型を用いて得られるマイクロレンズアレイに関する。
【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したり、球状に切削加工したりすることで、マイクロレンズに対応する凹面に形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開平１１−２７７５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、パンチ工具による加工では、図８に示したように板状素材の表面にパンチ工具の先端を押し込んで成形面が形成されるため、成形型８２に形成される凹面状の成形面８２ａの周囲に、押込まれた素材の塑性変形による盛り上がりが形成されてしまう（図８の８２ｂ参照）。【０００７】
また、切削加工による加工では、板状素材の成形面部分が削り取られるため、パンチ工具を用いた場合のような素材の盛り上がりは生じないが、加工面周囲にバリが発生し、そのままではレンズの成形に使用できず、バリ除去のための研磨加工が必要になる。通常、バリ除去のための研磨加工には化学的機械的研磨（ＣＭＰ）が用いられるが、この方法では、図９に示したように得られる成形型９２の凹面状の成形面９２ａと成形型表面との接続部分にエッジが生じてしまう（図９の９２ｂ参照）。【０００８】
上記のように、成形面の周囲に盛り上がりや鋭いエッジ部分があると、成形されるマイクロレンズにその形状まで転写されることとなる（図８のマイクロレンズアレイ８０，図９のマイクロレンズアレイ９０参照）。このとき、成形された個々のマイクロレンズの周辺には、凹状の溝や角部が形成されるため、マイクロレンズの成形時や使用時において、レンズ周囲に応力集中が生じてレンズに亀裂が入り、割れてしまうというような不具合が生じ易く、歩留まりが低下する問題があった。【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、マイクロレンズアレイの製造にあたって、応力集中を緩和する形状のマイクロレンズアレイとすることで製造歩留まりを向上させたマイクロレンズアレイ用成形型及びその製造方法、並びに応力集中を緩和したマイクロレンズアレイの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のマイクロレンズアレイ用成形型の製造方法は、板状素材の表面に凹面状の成形面を複数個形成し、その後、前記成形面より大径の弾性核体及び前記弾性核体の表面に固着された砥粒とからなる研磨粒子を、前記成形面を有する成形型表面に噴射して衝突させ、成形型表面を研磨することを含む。【００１１】
本発明のマイクロレンズアレイ用成形型は、凹面状のレンズ成形面から成形型表面への接続が曲面で形成されていることを特徴とする。【００１２】
本発明のマイクロレンズアレイは、本発明のマイクロレンズアレイ用成形型を用いて得られたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のマイクロレンズアレイ用成形型の製造方法によれば、凹面状のレンズ成形面と成形型表面との接続におけるエッジを無くして、曲面形状で接続したマイクロレンズアレイ成形型を製造できる。そして、このようにして得られたマイクロレンズアレイ用成形型で成形したマイクロレンズアレイは、レンズ面の周囲に凹みや角部が無いことから応力集中が生じることを抑制でき、レンズの亀裂等の発生を防止できる。したがって、本発明のマイクロレンズアレイ用成形型は、マイクロレンズアレイの製品歩留まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、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（ａ）側断面図と（ｂ）レンズ成形面の拡大図である。
【図２】図２は、レンズ成形面、縁部の形状を説明する図である。
【図３】図３は、図１のマイクロレンズアレイ用成形型の製造方法を説明する図である。
【図４】図４は、図３の（ｃ）研磨加工において、研磨方向を変えて研磨の偏りを軽減する方法を説明する図である。
【図５】図５は、図１のマイクロレンズアレイ用成形型を用いたマイクロレンズアレイの成形方法を説明する図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施例１におけるマイクロレンズアレイ用成形型の研磨加工前の平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施例１におけるマイクロレンズアレイ用成形型の研磨加工後の平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施例１におけるマイクロレンズアレイ用成形型の、研磨加工前の断面形状を示した図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施例１におけるマイクロレンズアレイ用成形型の、研磨加工後の断面形状を示した図である。
【図８】図８は、従来のパンチ工具により成形される成形面の断面形状と、それを用いて成形されるレンズ形状を示した図である。
【図９】図９は、従来の切削加工及びバリ除去により成形される成形面の断面形状と、それを用いて成形されるレンズ形状を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
ここで、図１は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側断面図である。この図では、成形型の概略構成を説明するため凹面状孔の個数を簡略して示した。
【００１７】
この図１の（ａ）に示したマイクロレンズアレイ用成形型１は上型２及び下型３からなり、上型２の下面には複数のレンズ成形用の凹面状の成形面２ａが設けられている。ここで、凹面状の成形面２ａの具体的な形状としては、非球面、球面、その他の形状の面を含んでもよい。また、成形面２ａが球面の形状をなす場合、凹球面状と表現し、以降、凹球面状の成形面２ａとして説明する。
【００１８】
ここで、上型２は、その下面に複数のレンズ成形用の凹球面状の成形面２ａを有する平板状の成形型である。この凹球面状の成形面２ａは碁盤目状に整列して設けられ、その一つが成形するマイクロレンズ一つの大きさに対応した円形状の開口部を有する。なお、マイクロレンズの配置は、碁盤目状の他、千鳥配置等の公知の配置に形成してもよい。
【００１９】
また、凹球面状の成形面２ａは、そのままマイクロレンズ１つの形状を転写して成形するものであり、レンズ形状に対応した凹球面形状となっている。この凹球面状の成形面２ａは、その形成される凹球面形状の開口径が３０〜１０００μｍであることが好ましく、この開口径が成形面２ａの曲率半径の約２倍となるような半球の凹形状がより好ましい。このとき、成形面２ａを半球の凹形状にすると、成形面２ａの曲率半径と、成形面２ａを形成する加工球の半径（最大深さ）が同一の大きさとなる。
【００２０】
また、凹球面状の成形面２ａ間のピッチは３０〜５０００μｍであって、凹球面状の孔の（直径／ピッチ）で表される比は、０．１〜１、好ましくは０．２〜０．９である。このとき、成形面２ａの径に対して、マイクロレンズの有効径が８０％以上であることが好ましい。なお、凹球面状の成形面２ａ間のピッチとは、隣り合う成形面２ａの開口部の中心間の距離に相当する。
【００２１】
この成形面２ａは、その成形面から上型２の表面への接続が、曲面となるように形成されている。そして、成形面２ａと上型２の表面の接続部分を縁部と表現する。なお、上型２の表面や成形型表面は、成形面２ａ間の面に相当する。この縁部の曲面は、成形面２ａの曲率半径の大きさに依存した、応力集中が生じない程度の曲率となるように形成すればよく、例えば、成形面２ａの曲率半径が５０μｍ（直径１００μｍ）の場合、縁部の曲率半径が１０〜４０μｍが好ましく、１２〜３８μｍがより好ましい。成形面２ａの曲率半径が２５μｍ（直径５０μｍ）の場合は、曲率半径が、１／２になっているので、縁部の曲率半径は５〜２０μｍが好ましく、６〜１９μｍがより好ましい。
【００２２】
また、成形面２ａの曲率半径と、縁部の曲率半径との関係について、図２を用いて説明する。図２は、レンズ成形面の側断面図であり、図２において、成形面２ａに相当する加工球の曲率半径をＲａとし、曲面をなす縁部２ｃの曲率半径をＲとする。このとき、Ｒ／Ｒａは、０．２〜０．８の範囲であれば好ましく、０．２４〜０．７６の範囲であればより好ましい。なお、成形面２ａの曲率半径Ｒａは、図２の破線で示した球、即ち、加工球の曲率半径に相当し、この加工球の面と一致する部分が成形面２ａとも言いかえることもできる。また、成形面２ａの端部をＡとし、Ａを通る接線をＬ１とする。そして、縁部２ｃの曲面の端部、即ち、上型２の平坦な表面との境界部をＢとし、Ｂを通る接線をＬ２とする。ここで、接線Ｌ１と接線Ｌ２に内接する円の曲率半径をＲとして定義できる。また、端部がＡとなる加工球の有効径を２Ｒｂとすると、Ｒｂ／Ｒａは、８０％以上が好ましく、９０％以上であればより好ましい。
【００２３】
このように成形面から成形型表面まで曲面で形成されると、急激に角度が変化するエッジ（角部）が無いため、このようなマイクロレンズアレイ用成形型（上型２）を用いて得られるマイクロレンズアレイの表面も曲面が転写された滑らかな面で形成され、得られるマイクロレンズアレイに応力集中が生じにくくなる。このことから、製造時や製造後においてもマイクロレンズアレイに亀裂が生じる等の不具合を防止でき、製造歩留まりを向上できる。
【００２４】
また、下型３は、平板状の成形型であり、その上面は成形用のガラス素材を載置し、プレス時にマイクロレンズの片面を平らにする機能を有し、その成形型表面も滑らかで平らな面となっている。
【００２５】
次に、本発明のマイクロレンズアレイ用成形型の製造方法について図３を参照しながら説明する。上記したマイクロレンズアレイ用成形型１においては、成形面を有する上型２をどのように製造するかに特徴があり、以下、上型２の製造方法を説明する。
【００２６】
まず、上型２とするための板状素材として、平板状の成形型材料１１を用意する。そして、この成形型材料１１に成形面を形成するためのパンチ工具１２を、形成する成形面に応じて位置合わせを行う（図３の（ａ））。なお、ここで用意する成形型材料１１は、その素材がステンレス鋼、超硬等のマイクロレンズアレイの成形型として公知の素材を使用でき、その硬度ＨＲＣが８０以下であればよい。なお、加工の容易性を考慮した場合は、ＨＲＣが１０〜７０であることが好ましい。ここで、ＨＲＣは素材の硬度を表す数値であり、先端半径０．２ｍｍかつ先端角１２０度のダイヤモンド円錐を使い、１４７０Ｎの力を加えたときの凹み量の大きさから算出した値である。
【００２７】
位置合わせが完了したら、パンチ工具１２を成形型材料１１に押しこんで、パンチ工具１２の先端形状を成形型材料１１に転写する（図３の（ｂ））。このとき、パンチ工具１２により押込まれた分だけ、成形面２ａの周辺は歪んで、一般に、成形面２ａの開口部外周は盛り上がり、成形型表面に凸部２ｂが形成されてしまう。
【００２８】
このように凸部２ｂを有したままマイクロレンズアレイを成形すると、従来技術でも説明した図８のように、マイクロレンズ周辺に凹部が形成されてしまう。この凹部は、マイクロレンズアレイに亀裂を生じさせる等の不具合が生じる原因となる。
【００２９】
そこで、本発明においては、この凸部２ｂを除去するために、成形型表面の研磨を行い、凸部２ｂを除去すると共に、成形面２ａと成形型表面が曲率を有して接続する縁部を形成するように次のように研磨加工する。なお、研磨加工の際に、成形型表面も同時に研磨され、成形面２ａの深さは研磨加工前後で変わるため、所望の成形面２ａを得るために研磨量に応じてパンチ工具１２による押込み深さを決定するとよい。
【００３０】
このとき用いる研磨加工は、研磨加工装置１３により、パンチ工具１２で形成された研磨加工前の凹球面状の成形面２ａの最大径よりも大きな直径を有する研磨粒子１４を、上型２の成形面２ａを有する面に噴射して衝突させる方法により達成できる（図３の（ｃ））。
【００３１】
この研磨方法は、表面に砥粒を有する研磨粒子１４を、空気等の気体と共に噴射させながら、研磨粒子と成形面が形成された成形型表面とを衝突させ、成形型表面を研磨すると同時に、凹球面状の成形面２ａの縁部を成形型表面と滑らかな曲面で接続する縁部を形成するように研磨する（図３の（ｄ））。
【００３２】
このとき用いる研磨粒子１４は、弾力性を有する弾性核体と、その弾性核体の表面に固着した砥粒と、から構成される。そして、この研磨粒子１４は、パンチ工具１２で形成された研磨加工前の凹球面状の成形面２ａの開口径よりも大径の形状を有する。なお、パンチ工具によらず研削加工による凹球面状の成形面を形成する場合も同様である。このように、研磨粒子１４の径を研磨加工前の成形面２ａの開口径よりも大きくすることで、凹球面状部分に研磨粒子１４が入り込むのを抑制し、成形面２ａに研磨粒子が接触して、傷つけることを防止できる。このとき、例えば、研磨粒子１４の径を、研磨加工前の成形面２ａの開口径の２〜５０倍とすることが好ましい。
【００３３】
また、この研磨粒子１４の半径を、成形面２ａの球面形状の曲率半径（パンチ工具１２を用いた場合は、そのパンチ工具１２の先端部分の加工球の半径）よりも大きくすれば、研磨粒子１４が凹球面状部分に入り込むことを確実に防止でき好ましい。
【００３４】
ここで、研磨粒子１４の弾性核体は、弾力性を有する粒子である。核体が弾力性を有することで、研磨粒子１４と被研磨物とが衝突した際に、研磨面が滑らかに加工され易くなり、本発明においては、成形面２ａと成形型表面との接続部分である縁部が、容易に曲率を持った形状に形成される。さらに、研磨面を滑らかに加工できるように、弾性核体の形状は略球状が好ましい。なお、略球状とは、目視において球状として認められる形状をいう。
【００３５】
この弾性核体としては、弾力性を有するものであればよく、例えば、ゴム、植物性繊維、樹脂、ゼラチン等が挙げられる。なかでも、水分を含有することにより粘着性を生じる特性を有する植物性繊維、ゼラチン等が好ましい。この弾性核体の大きさが、ほぼ研磨粒子の大きさとなり、本発明においては直径が０．５〜２．０ｍｍ程度の核体が好ましい。
【００３６】
また、植物性繊維、ゼラチン等は同時に水分を含有することで粘着性等の所望の特性も有するが、研磨操作を継続していくと研磨粒子１４及び被研磨物の温度が上昇し水分が蒸発するため、その水分蒸発を抑制する成分を同時に含有させるのが好ましい。例えば、核体としてゼラチンを用いた場合の含有物質としては、エチレングリコール、ソルビトール等が挙げられる。
【００３７】
また、砥粒としては、ダイヤモンド、炭化ケイ素、アルミナ等の公知の砥粒が挙げられる。本発明で用いる砥粒の粒度は、３０００〜２００００メッシュが好ましく、核体の表面に、まんべんなく複数の砥粒を固着させておく。
【００３８】
次に、上記のような研磨粒子１４を噴射し、成形型の成形面を形成した表面に研磨粒子１４を衝突させて研磨を行う。研磨した後の研磨粒子は回収して、再び、噴射装置に投入され再利用してもよい。
【００３９】
研磨粒子１４を噴射させるための圧力は、０．１〜１．５ＭＰａの範囲とでき、０．５〜０．８ＭＰａが好ましい。また、噴射させる際の衝突角度θは、成形型表面を研磨粒子１４が滑走を繰り返すことができるよう、成形型の表面方向を基準に、例えば、１０〜８０度と角度をもって衝突させればよく、この角度は３０〜６０度が好ましい。
【００４０】
さらに、上記噴射圧力や衝突角度、成形型の材質や研磨粒子の種類、研磨時間等を適宜調整することで、成形型表面の研磨量や、接続部分である縁部の曲面形状を調整して、所望の形状とできる。成形型を所望の形状に加工する際、加工の効率性も考慮すると、研磨時間は３０〜２４０秒程度が好ましい。
【００４１】
さらに、本発明において、この研磨を、成形型表面と平行な面において等角度で方向を変えてそれぞれ同じ時間研磨をし、研磨方向による成形型形状の偏りが生じないようにすることが好ましい。これは、研磨面に成形面２ａという凹球面状の窪みが存在するため、研磨方向の奥側の成形面２ａの縁部分が手前や横に比べて研磨され易いためである。
【００４２】
このとき、研磨方向は３方向以上が好ましく、４方向以上がより好ましく、６方向以上が特に好ましい。また、この場合、研磨方向は、略等角度の間隔であれば好ましい。なお、略等角度の間隔とは、研磨方向の数をＮ、角度の間隔をΔΦ［°］としたとき、
０．８×３６０／Ｎ≦ΔΦ≦１．２×３６０／Ｎ、が好ましく、
０．９×３６０／Ｎ≦ΔΦ≦１．１×３６０／Ｎ、がより好ましい。ただし、この研磨方向は、多ければ多いほど方向の偏りは小さくなり、形状的には好ましいものとなるが、研磨方向が多い分、研磨時間が嵩んでしまうため、成形型の形状と研磨効率のバランスを考慮して決定するとよい。図４は、上型２の成形面側の表面を表した平面図であるが、この上型表面の平面において、ａ、ｂ、ｃ、ｄと噴射方向を９０度ずつ回転して研磨方向を４方向とした場合の例を示した。
【００４３】
次に、上記成形型を用いたマイクロレンズアレイの成形方法について説明する。
【００４４】
まず、図１のマイクロレンズアレイ用成形型１の下型３の上にガラス素材５０を載置する（図５の（ａ））。
【００４５】
次に、上型２及び下型３を成形温度まで加熱し、ガラス素材５０も同温度にまで加熱して軟化させる。このときの加熱温度は、ガラス素材５０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１×１０４〜１×１０９［ｄＰａ・ｓ］とすればよく、成形操作を円滑に行うために１×１０５〜１×１０７［ｄＰａ・ｓ］とするのが好ましい。
【００４６】
次に、十分に加熱して軟化状態となったガラス素材５０の上方から上型２を下降させ、下型と上型でガラス素材を挟んでプレスする。プレス圧力により上型２の成形面２ａ部分のガラスは、球面状に押し上げられ成形面２ａの形状が転写されマイクロレンズとなる（図５の（ｂ））。このとき、プレス圧力は０．１〜１００ＭＰａ、プレス時間は１０〜６００秒が好ましい。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、１×１０−２Ｐａ以下の真空条件下や窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気とするのが好ましい。
【００４７】
プレス後は、上型２を上昇させ（図５の（ｃ））、成形したガラス素材を冷却して固化し、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隣接するマイクロレンズと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、上型２の材料の熱膨張係数とガラス素材の熱膨張係数とが略等しい場合、上型２をプレスさせた状態で冷却して固化し、その後、上型２を上昇させてマイクロレンズアレイを得てもよい。この製造方法により得られるマイクロレンズアレイは、マイクロレンズアレイ用成形型１を用いているため、マイクロレンズの周囲にエッジがなく、縁部が曲面で接続されているため、様々な場面において応力集中が生じることなく、安定性に優れた製品である。
【００４８】
なお、用いるガラス素材５０としては、マイクロレンズアレイを製造できれば特に限定されず、従来マイクロレンズアレイに用いられている成形用のガラス素材を使用できる。例えば、このガラス素材５０としては矩形又は円形の平板状のものが挙げられ、そのときプレス前の厚さは１ｍｍ〜３０ｍｍである。また、ガラス素材は上記した平板状だけではなく、球形や球状が潰れた偏平状等の種々の形状のものを使用できる。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。【００５０】
（実施例１）
まず、成形型材料１１として、ステンレス鋼（ウッデホルム製、商品名：ＳＴＡＶＡＸ；熱膨張係数αは１１５×１０−７／Ｋ（ａｔ  ３００℃）、ＨＲＣ：３０）からなり、その表面をＩｒ−Ｒｅでコートしてなるφ１６×ｔ７．５ｍｍの素材を準備した。次に、この素材に、先端形状がＲ２２．５μｍのパンチ工具１２を押し込んで、開口部の最大径が４５μｍの成形面２ａを、ピッチが１００．５μｍで碁盤目状に３０×３０個、となるように形成した。なお、この後の研磨も考慮し、成形面２ａの深さは３０μｍとなるようにした。【００５１】
次に、成形面２ａを形成した成形型表面に、衝突角度θを成形型表面の平面方向を基準に４０度となるように研磨粒子を空気圧０．５ＭＰａで１２０秒間吹付け、これを図４のように成形型表面と平行な面において９０度ずつ回転し、４方向から研磨するようにして、上型２表面及び成形面縁部の凸部２ｂを研磨した。【００５２】
ここで用いた研磨粒子は、配合が、一粒０．５ｍｍの球状のゼラチン粒子１００ｇ、粒度が３０００メッシュのダイヤモンド粒子２ｇ、炭化ケイ素５ｇ、アルミナ５ｇ、水２０ｇの比率で、１５分間混合し、水を含有したゼラチン粒子の表面にダイヤモンド粒子を固着させて得られたものである。このとき、得られた研磨粒子中に水分は質量基準で約１８％含まれる。【００５３】
また、マイクロレンズアレイ用成形型の一部について、研磨加工前の平面図を図６Ａに、研磨加工後の平面図を図６Ｂに、研磨加工前の成形面形状を図７Ａに、研磨加工後の成形面形状を図７Ｂに示した。ここで、平面図、成形面形状はレーザーマイクロスコープ（キーエンス社製、商品名：VK９７００）により得た。【００５４】
図６Ａの研磨加工前では、加工部周囲に盛り上がりがある様子がわかるが、図６Ｂの研磨加工後では、加工部周囲の盛り上がりがなくなっている様子がわかる。３セル分の面頂部を通る断面測定結果が図７Ａと図７Ｂであり、研磨加工前の図７Ａでは、盛り上がりを見こんで加工している分、３０．３μｍとなっているが、研磨加工後の図７Ｂでは、盛り上がりがなくなり、深さも２３．７μｍとほぼ所望の結果が得られた。【００５５】
得られたマイクロレンズアレイは、加工球の直径が４５μｍの半球状の成形面を有し、成形面２ａの深さの平均値が２３．７μｍ、成形面の有効径が４０．５μｍ、縁部の曲率半径Ｒが９．８μｍであり、成形面と成形型表面が滑らかな曲面で接続されていた。【００５６】
このようにして得られたマイクロレンズ用成形型を用いて、以下の操作によりマイクロレンズアレイを成形した。【００５７】
上型には、上記した製造方法により得られた成形面形状を有する上型を、下型には、上成形面と対向する面は平滑な平面となっており、平板状の下型を用いた。【００５８】
直径１４ｍｍ、高さ７ｍｍの両凸状のガラス素材（旭硝子製、商品名：Ａ−ＢＡＲ１２；熱膨張係数αは９１×１０−７／Ｋ（ａｔ  ３００℃））を、下型の上に載置し、上下の成形型を５６０℃まで加熱し、ガラス素材も同温度にまで加熱して軟化させた。このときのガラスの粘度は１×１０９［ｄＰａ・ｓ］程度であった。【００５９】
十分に加熱して軟化状態となったガラス素材の上方から上型を下降させ、下型と上型でガラス素材を挟んで、圧力０．４ＭＰａ、プレス時間９０秒でプレスした。このとき、プレス雰囲気は１．０×１０−３Ｐａの真空条件とした。【００６０】
上型を上昇させ、プレスされたガラス素材５０を冷却、固化させ、φ４５μｍの球面形状のマイクロレンズが１００．５μｍピッチで碁盤目状に整列したマイクロレンズアレイを得た。【００６１】
得られたマイクロレンズアレイのマイクロレンズ周辺は、曲面で成形され、所望の形状であった。本発明により、成形時や使用時におけるマイクロレンズアレイの応力集中が緩和でき、製造歩留まりを良好にできる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のマイクロレンズアレイ用成形型及びマイクロレンズアレイの成形方法は、プレス成形によるマイクロレンズアレイの製造に用いられる。【００６３】
本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
なお、本出願は、２０１１年８月９日付けで出願された日本特許出願（特願２０１１−１７３５８２）に基づいており、その全体が引用により援用される。
【符号の説明】
【００６４】
１…マイクロレンズアレイ用成形型、２…上型、２ａ…成形面、２ｂ…凸部、３…下型、１１…成形型材料（板状素材）、１２…パンチ工具、１３…研磨加工装置、１４…研磨粒子、５０…ガラス素材
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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