(57)【要約】  リフロー工程のような高温加熱環境を経ても光学性能が劣化すること抑制できる光学装置等を提供する。  耐熱性樹脂で形成された複合レンズ１０，１１０の少なくとも一方が、空間に臨む内側の表面に微細な凹凸構造層としての反射防止構造体５１を有するので、その後に加熱処理を行っても、反射防止膜を設けた場合のように皺が寄ってレンズの光学性能が劣化することを防止できる。なお、反射防止構造体５１は、例えば薄い保護層５２によって覆われている。
2013015406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、
空間を介して前記レンズに対向する光学部材と、
前記レンズと前記光学部材との間に挟まれた空間を気密に封止する封止部と、を備える光学装置であって、
前記レンズは、耐熱性樹脂で形成され、前記空間に臨む内側の表面に反射防止層である微細な凹凸構造層を有し、前記凹凸構造層は、前記レンズの基材と実質的に同一の材料であって、前記凹凸構造層と前記レンズの基材は一体に形成されている光学装置。
【請求項２】
前記耐熱性樹脂は、熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂とのいずれかである、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記封止部は、前記レンズと前記光学部材とを光路外で接合する接着剤である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記封止部は、前記レンズと前記光学部材とを相互に位置決めして保持する鏡筒である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記封止部は、前記レンズと前記光学部材とを相互に位置決めして接合するスペーサーである、請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
前記レンズは、平板部を有し、
前記平板部は、少なくとも前記空間に臨む内側の面に前記耐熱樹脂で形成される樹脂層を有し、
前記樹脂層の外径は、前記平板部の外径より小さく、
前記スペーサーは、前記平板部のうち前記樹脂層から前記平板部が露出する面に接合する、請求項５に記載の光学装置。
【請求項７】
前記レンズは、光学面と前記光学面の周囲から延びるフランジ面とを有し、
前記凹凸構造層は、前記光学面に設けられる、請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
前記レンズは、光学面と前記光学面の周囲から延びるフランジ面とを有し、
前記凹凸構造層は、前記光学面及び前記フランジ面に設けられる、請求項１に記載の光学装置。
【請求項９】
前記レンズは、第１レンズ素子であり、
前記光学部材は、第２レンズ素子である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記第１レンズ素子に隣接する前記第２レンズ素子の反対側の位置と、前記第２レンズ素子に隣接する前記第１レンズ素子の反対側の位置とのいずれか一方に配置され、前記第１及び第２レンズ素子を通過した光束を検出する撮像素子をさらに備える、請求項９に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記第２レンズ素子は、前記空間に臨む表面に耐熱性樹脂で形成された微細な凹凸構造層と反射防止膜とを設けないで下地の基材を露出させている、請求項９及び１０のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１２】
前記第２レンズ素子は、耐熱性樹脂で形成され、前記空間に臨む表面に微細な凹凸構造層を有する、請求項９及び１０のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１３】
前記第１レンズ素子の前記第２レンズ素子の反対側の面と、前記第２レンズ素子の前記第１レンズ素子の反対側の面との少なくとも一方に、反射防止膜又は保護膜を形成した、請求項９に記載の光学装置。
【請求項１４】
前記第１レンズ素子の前記第２レンズ素子の反対側の面と、前記第２レンズ素子の前記第１レンズ素子の反対側の面との少なくとも一方に、微細な凹凸構造層を形成した、請求項９に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記光学部材は、前記レンズを通過した光束を検出する撮像素子である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１６】
前記凹凸構造層は、反射防止構造体と、当該反射防止構造体の表面に形成された保護層とを有する、請求項１に記載の光学装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の光学装置を備えた撮像装置。
【請求項１８】
レンズと、空間を介して前記レンズに対向する光学部材と、を備える撮像装置の製造方法であって、
前記レンズの前記空間に臨むべき内側の表面に耐熱性樹脂で形成された反射防止層である微細な凹凸構造層を形成する工程と、
前記レンズと前記光学部材との間に挟まれた前記空間を封止部によって気密に封止しつつ前記レンズと前記光学部材とを固定する工程と、
固定された前記レンズと前記光学部材とを加熱処理する工程と
を備える撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像レンズとして用いられるレンズユニットその他の光学装置、撮像装置、及びかかる撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、撮像レンズは、表面反射によるゴーストやフレアーを低減させるために反射防止加工を施したものとなっている。通常の反射防止加工として、反射防止膜と呼ばれる光学薄膜を設ける方法があるが、別の反射防止加工として、反射防止機能を有する反射防止構造体を形成する方法もある。【０００３】
反射防止構造体は、レンズ等の光学素子の表面に光の波長スケールの凹凸形状や巨視的に見て密度の小さい部分を作製することで反射を低減する。反射防止構造体の作製法として、例えばレンズ表面に皮膜を形成した後に、この皮膜を反射防止構造体に加工する方法がある（特許文献１等参照）。【０００４】
ところで、マイクロカメラモジュールでは、複数枚のレンズを積層して接着したレンズユニットを用いることがある。このようなレンズユニットでは、レンズ間の空間は、外部からの水分やゴミなどが光路上に付着することによって不良を招いてしまうため、密閉空間であることが必要となる。特に、ＷＬＯ（Wafer Level Optics:ウェハーレベルオプティクス）技術を用いて、レンズユニットを作製する場合、レンズ間の空間が密閉空間であることが重要となる。ここで、ＷＬＯ技術とは、１枚のウェハー上に多数のレンズを形成し、これらのウェハーを積層後に切断することによって、大量のレンズユニットを軸調整を行うことなく作製する技術である。この技術において、積層したウェハーを切断する際、レンズ間の空間が密閉空間でないと、切断の際に発生する研削片や切断時に使用される水がレンズ間に侵入し、不良の原因となってしまうため、ＷＬＯ技術を用いる場合には特に密閉空間であることが重要となる。【０００５】
本願発明者は、この種のレンズユニット内の密閉空間に対向する光学面に光学薄膜である反射防止膜を形成した場合、その後のリフロー工程で加熱処理を行うと、密閉空間側で樹脂の弾性率が極端に減少し、反射防止膜自体の応力によって反射防止膜に皺が寄って、レンズユニットの光学性能が劣化することを見出した。【０００６】
高温対応の反射防止膜はクラックを防ぐために圧縮応力を持たせることが多いが、リフローのような樹脂のガラス転移点をこえるような高温下では樹脂の弾性率を反射防止膜の圧縮応力が上回り、反射防止膜の圧縮応力により樹脂表面が変形してしまう。この時の変形により（圧縮応力に起因するものは反射防止膜の表面積を広げるような変形であることから）樹脂表面に皺が発生する。そのため、反射防止膜自体にも皺が発生することになってしまう。とりわけ、密閉空間においては、リフロー工程の際に密閉空間側の樹脂の弾性率が極端に減少するため、このような皺が顕著に発生してしまうことが判明した。これは、密閉空間内の気体を加熱させると、密閉空間内の圧力が増加し加熱された樹脂の表面を加圧するため、密閉空間側の樹脂がより弾性変形しやすくなるためだと考えられる。一方、圧縮応力の存在しない反射防止膜ではクラックが発生し易くなってしまう。【０００７】
別の反射防止加工として、反射防止機能を有する反射防止構造体を設ける方法もある。特許文献１には、レンズ表面に皮膜を形成した後に、この皮膜を反射防止構造体に加工しており、レンズと反射防止構造体とを異なる材料で形成することが記載されている。【０００８】
しかし、基材樹脂材料と反射防止構造体または反射防止膜とが異なる材料からなる場合、高温での樹脂との弾性率の違いからクラックが発生し易い。例えば反射防止構造体または反射防止膜が無機物からなる場合、無機物の線膨張係数は基材樹脂材料に比べてはるかに低いことから、樹脂の膨張に追従することができず、無理やり引き延されるためクラックが発生してしまう。また、基材樹脂との界面から剥離が発生しやすい。このように、レンズと反射防止構造体または反射防止膜とを異なる材料で形成した場合、クラックや剥離が発生しやすく光学性能の劣化を招くおそれがある。【０００９】
また、特許文献２には、基材樹脂材料に直接、反射防止機能を有する反射防止構造体を設ける方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−４８８９６号公報
【特許文献２】特表２０１０−５１１０７９号公報
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、リフロー工程のような高温加熱環境を経ても光学性能が劣化することを抑制できる光学装置、撮像装置、及び撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る光学装置は、レンズと、空間を介してレンズに対向する光学部材と、レンズと光学部材との間に挟まれた空間を気密に封止する封止部と、を備える光学装置であって、レンズは、耐熱性樹脂で形成され、上述の空間に臨む内側の表面に微細な凹凸構造層を有し、当該凹凸構造層は、レンズの基材と実質的に同一の材料であって、凹凸構造層とレンズの基材は一体に形成されている。
【００１３】
本発明の光学装置では、耐熱性樹脂で形成されたレンズが、空間に臨む内側の表面に微細な凹凸構造層を有し、凹凸構造層はレンズ基材と実質的に同一の材料であって、凹凸構造層とレンズの基材は一体に形成されているので、その後に加熱処理を行っても、反射防止膜を設けた場合のように皺が寄ったり、クラックや剥離が生じたりしてレンズの光学性能が劣化したりすることを防止できる。これは、凹凸構造層がレンズ基材と実質的に同一の材料であることから線膨脹係数はほぼ等しいことと、凹凸構造層とレンズの基材は一体に形成されているため応力が存在しない、また、剥離の原因となる界面が存在しないこととから、これら不良に対する耐性を高めることが可能となる。ここで、耐熱性樹脂は、リフロー工程のような加熱処理で光学面形状の劣化や透過率の低下が生じにくい樹脂を意味するものとする。また、実質的に同一とは、レンズの基材に凹凸構造層を形成する前後において、形成の方法によっては、凹凸構造層の材料組成に若干の変化が生じることがあるが、このような、レンズの基材の材料組成と凹凸構造層の材料組成とが完全に同じではない場合も含むことを意味する。
【００１４】
本発明の具体的な態様又は観点では、凹凸構造層が、反射防止構造体で形成された反射防止層である。この場合、凹凸構造層によってレンズ表面での不要な反射を防止でき、ゴーストの発生を防止できる。
【００１５】
本発明の別の観点では、耐熱性樹脂が、熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂とのいずれかである。この場合、熱硬化や光硬化によって樹脂製のレンズを形成することができ、その後のリフロー工程のような加熱処理に際して、レンズが変形して光学面形状の劣化が生じることを簡易に防止できる。
【００１６】
本発明のさらに別の観点では、封止部が、レンズと光学部材と（例えば後述する第１レンズ素子と第２レンズ素子と）を光路外で接合する接着剤である。
【００１７】
本発明のさらに別の観点では、封止部が、レンズと光学部材と（例えば第１レンズ素子と第２レンズ素子と）を相互に位置決めして保持する鏡筒である。
【００１８】
本発明のさらに別の観点では、封止部が、レンズと光学部材と（例えば第１レンズ素子と第２レンズ素子と）を相互に位置決めして接合するスペーサーである。
【００１９】
本発明のさらに別の観点では、レンズが、平板部を有し、平板部が、少なくとも空間に臨む内側の面に耐熱樹脂で形成される樹脂層を有し、樹脂層の外径が、平板部の外径より小さく、スペーサーが、平板部のうち樹脂層から平板部が露出する面に接合する。
【００２０】
本発明のさらに別の観点では、レンズが、光学面と光学面の周囲から延びるフランジ面とを有し、凹凸構造層が、光学面に設けられる。
【００２１】
本発明のさらに別の観点では、レンズが、光学面と光学面の周囲から延びるフランジ面とを有し、凹凸構造層が、光学面及びフランジ面に設けられる。この場合、光学面に凹凸構造層を形成する際に、フランジ面をマスク等で覆う必要がないため、作製手順を簡素化することができる。また、フランジ面に凹凸構造層を設けた場合、凹凸構造に接着剤を入り込ませ接着表面積を増やすことができる。これにより、レンズと光学部材間の接着強度をより高めることが可能となる。
【００２２】
本発明のさらに別の観点では、レンズが第１レンズ素子であり、光学部材が第２レンズ素子である。この場合、光学装置は、複数枚のレンズ素子を組み合わせたレンズユニットとして機能する。
【００２３】
本発明のさらに別の観点では、第１レンズ素子に隣接する第２レンズ素子の反対側の位置と、第２レンズ素子に隣接する第１レンズ素子の反対側の位置とのいずれか一方に配置され、第１及び第２レンズ素子を通過した光束を検出する撮像素子をさらに備える。この場合、光学装置は、レンズユニットと撮像素子とを組み合わせた撮像装置として機能する。
【００２４】
本発明のさらに別の観点では、第２レンズ素子が、上記空間に臨む表面に耐熱性樹脂で形成された微細な凹凸構造層と反射防止膜とを設けないで下地の基材を露出させている。この場合、密閉された空間に臨む第１レンズ素子の表面を凹凸構造層で形成し、密閉された空間に臨む第２レンズ素子の表面を基材を露出させた光学面で形成することができ、第１レンズ素子のみならず、第２レンズ素子の光学面の劣化を抑えることができる。
【００２５】
本発明のさらに別の観点では、第２レンズ素子が、耐熱性樹脂で形成され、上記空間に臨む表面に微細な凹凸構造層を有する。この場合、密閉された空間に臨む第１レンズ素子の表面と、密閉された空間に臨む第２レンズ素子の表面とを、反射防止構造体等である反射防止膜以外のもので形成することができ、第１レンズ素子のみならず、第２レンズ素子の光学面の劣化を抑え光学性能を向上させることができる。
【００２６】
本発明のさらに別の観点では、第１レンズ素子の第２レンズ素子の反対側の面と、第２レンズ素子の第１レンズ素子の反対側の面との少なくとも一方に、反射防止膜又は保護膜を形成している。この場合、第１レンズ素子や第２レンズ素子の外側における光学面の保護や反射防止が可能になる。なお、第１レンズ素子や第２レンズ素子の外側における光学面は、リフロー工程のような加熱処理に際して密閉された空間側にないので、光学面形状の劣化が生じにくい。
【００２７】
本発明のさらに別の観点では、第１レンズ素子の第２レンズ素子の反対側の面と、第２レンズ素子の第１レンズ素子の反対側の面との少なくとも一方に、微細な凹凸構造層を形成している。
【００２８】
本発明のさらに別の観点では、光学部材が、レンズを通過した光束を検出する撮像素子である。この場合、光学装置は、レンズと撮像素子とを組み合わせた撮像装置として機能する。
【００２９】
本発明のさらに別の観点では、凹凸構造層が、反射防止構造体と、当該反射防止構造体の表面に形成された保護層とを有する。この場合、反射防止構造体の微細な凹凸形状を傷、埃、汚れ等から保護することができる。
【００３０】
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、上述の光学装置を備えたものとなっている。かかる撮像装置は、リフロー工程等の熱処理を経てもレンズ部分の光学性能を維持したものとなっている。
【００３１】
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置の製造方法は、レンズと、空間を介してレンズに対向する光学部材と、を備える撮像装置の製造方法であって、レンズの空間に臨むべき内側の表面に耐熱性樹脂で形成された反射防止層である微細な凹凸構造層を形成する工程と、レンズと光学部材との間に挟まれた空間を封止部によって気密に封止しつつレンズと光学部材とを固定する工程と、固定されたレンズと光学部材とを加熱処理する工程とを備える。
【００３２】
本発明の撮像装置の製造方法では、レンズの空間に臨むべき内側の表面に耐熱性樹脂で形成された微細な凹凸構造層を形成するとともに、レンズと光学部材との間に挟まれた空間を封止部によって気密に封止しつつレンズと光学部材とを相互に固定するので、その後に密閉された空間を形成するように固定されたレンズと光学部材とに対して加熱処理を行っても、反射防止膜を設けた場合のように皺が寄ってレンズの光学性能が劣化することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態に係る光学装置であるレンズユニットの断面図である。
【図２】第１複合レンズの表面構造について説明する図である。
【図３】第２複合レンズの表面構造について説明する図である。
【図４】第２複合レンズの表面構造の変形例について説明する図である。
【図５】図５Ａは、図１のレンズユニットを製造するための半製品である第１光学要素アレイの平面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す第１光学要素アレイのＡＡ矢視断面図である。
【図６】第２光学要素アレイの断面図である。
【図７】第１光学要素アレイ等の製造工程を説明するフローチャートである。
【図８】図８Ａ〜８Ｄは、第１光学要素アレイの成形工程を説明する図である。
【図９】第１光学要素アレイ等の製造に用いる加工装置を説明する概念図である。
【図１０】図１０Ａは、第１光学要素アレイの製造工程中のパターニング工程を説明する図であり、図１０Ｂ、１０Ｃは、エッチング工程を説明する図であり、図１０Ｄは、コーティング工程を説明する図である。
【図１１】図１のレンズユニットを組み込んだカメラモジュールを説明する断面図である。
【図１２】図１２Ａは密閉空間に凹凸構造層を作製し、リフローを行った際の外観写真であり、図１２Ｂは密閉空間に反射防止膜を設け、リフローを行った際の外観写真である。
【図１３】図１３Ａは、第２実施形態のカメラモジュールを説明する図であり、図１３Ｂは、図１３Ａのカメラモジュールを切断する前の構造体を説明する図である。
【図１４】第２実施形態の変形例のカメラモジュールの断面図である。
【図１５】第３実施形態のレンズユニットの断面図である。
【図１６】第４実施形態のレンズユニットの断面図である。
【図１７】第５実施形態の光学要素アレイを説明する図である。
【図１８】第６実施形態のカメラモジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
〔第１実施形態〕
図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る光学装置であるレンズユニットの構造や製造方法等について説明する。
【００３５】
Ａ）レンズユニットの構造
図１に示すレンズユニット３００は、例えば撮像レンズとして用いられる光学装置である。レンズユニット（光学装置）３００は、第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０とを備える。第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０とは、接着剤からなる封止部である接着剤層２０によって互いに接合されて一体化されている。結果的に、第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０との間には、密閉された空間ＳＰが形成されている。ここで、第１複合レンズ１０は、レンズユニット３００を構成する複数の光学要素のうち一方の第１レンズ素子と考えることができる。この場合、第２複合レンズ１１０は、上記複数の光学要素のうち他方の第２レンズ素子となる。なお、図１に示すレンズユニット３００において、第１複合レンズ１０がレンズ、第２複合レンズ１１０が光学部材に相当する。
【００３６】
第１複合レンズ１０は、四角柱状の部材であり、光軸ＯＡ方向から見て四角形の輪郭を有する。第１複合レンズ１０は、光学的に機能する本体部１０ａと、本体部１０ａの周辺に存在するフランジ部１０ｂとを有する。第１複合レンズ１０は、断面構造として、第１レンズ層１１と、第２レンズ層１２と、これらの間に挟まれた平板部１３とを備える。第１レンズ層１１において、第１本体層１１ａは、複合レンズ１０の光軸ＯＡ周辺の中央部に設けられ、円形輪郭を有する。一方、第１フランジ層１１ｂは、第１本体層１１ａの周辺に延在し、方形輪郭を有する。第２レンズ層１２においても、第２本体層１２ａは、第１複合レンズ１０の光軸ＯＡ周辺の中央部に設けられ、円形輪郭を有する。一方、第２フランジ層１２ｂは、第２本体層１２ａの周辺に延在し、方形輪郭を有する。なお、第１本体層１１ａと、第２本体層１２ａと、平板部１３のうちこれらの本体層１１ａ，１２ａに挟まれた部分とは、第１複合レンズ１０のうち中央側の本体部１０ａを構成する。第１フランジ層１１ｂと、第２フランジ層１２ｂと、平板部１３のうちこれらのフランジ層１１ｂ，１２ｂに挟まれた部分とは、第１複合レンズ１０のうち周辺側のフランジ部１０ｂを構成する。
【００３７】
平板部１３は、第１複合レンズ１０が後述するウェハーレンズから切り出されて個片化されたものであることに由来して存在する。平板部１３は、ガラス、樹脂、フォトニック結晶、及びこれらに添加物を加えたもの等で形成されている。特に、光透過性に優れるガラスや透明樹脂、及びこれらに添加物を加えたものが好ましい。第１レンズ層１１は、耐熱性樹脂で形成されており、平板部１３の一方の面に形状転写され固着されたものである。第１レンズ層１１の形成に用いられる材料として、例えば光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、有機無機ハイブリッド材料等が用いられる。具体的には、光硬化性樹脂として、例えばアクリル樹脂、アリル樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂等がある。熱硬化性樹脂として、例えばフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等がある。有機無機ハイブリッド材料として、例えばポリイミド・チタニアハイブリッド等がある。第１レンズ層１１に用いられる材料は、特に耐熱性と作業性の良さを考慮すると、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂が好ましい。融点が２００℃以上である樹脂や２００℃以上の加熱時にクラック等の劣化が起きにくい樹脂を用いることにより、成形後のリフロー工程において第１光学面１１ｄの劣化や後述する反射防止構造体の形状、色等の変化を抑えることができる。なお、リフロー工程は、２２０〜２６０℃程度の範囲で行われ、第１レンズ層１１の耐熱性は、２６０℃のリフロー工程を経て光学特性が維持されることを意味する。第２レンズ層１２も、第１レンズ層１１と同様の耐熱性樹脂で形成されており、平板部１３の他方の面に形状転写され固着されている。ただし、第１レンズ層１１と第２レンズ層１２とは、上記の材料の範囲内で同じ材料で形成することができるが、異なる材料で形成することもできる。
【００３８】
第１複合レンズ１０の中央の本体部１０ａは、紙面上側すなわち外側に第１光学面１１ｄを有し、紙面下側すなわち内側に密閉された空間ＳＰに臨む第２光学面１２ｄを有する。一方、周辺側のフランジ部１０ｂは、外側に第１フランジ面１１ｇを有し、内側に後述する第２複合レンズ１１０の第２フランジ面１１２ｇに対向する第２フランジ面１２ｇを有する。
【００３９】
なお、第１複合レンズ１０において、平板部１３と第１レンズ層１１との間、或いは平板部１３と第２レンズ層１２との間に絞りを設けてもよい。この場合、絞りの開口部が各第１及び第２本体層１１ａ，１２ａにアライメントして配置される。また、平板部１３と第１レンズ層１１との間、或いは平板部１３と第２レンズ層１２との間に赤外カットフィルターを設けてもよい。このような赤外カットフィルター膜を設けることにより、撮像素子へのノイズを減少させることができ、第１複合レンズ１０等を用いて作製されるカメラモジュールの性能を向上させることができる。
【００４０】
第２複合レンズ１１０も、四角柱状の部材であり、第１複合レンズ１０と同様に、光学的に機能する本体部１１０ａと、本体部１１０ａの周辺に存在するフランジ部１１０ｂとを有する。第２複合レンズ１１０は、断面構造として、第１レンズ層１１１と、第２レンズ層１１２と、これらの間に挟まれた平板部１１３とを備える。第１レンズ層１１１において、第１本体層１１１ａは、複合レンズ１０の光軸ＯＡ周辺の中央部に設けられ、円形輪郭を有する。一方、第１フランジ層１１１ｂは、第１本体層１１１ａの周辺に延在し、方形輪郭を有する。第２レンズ層１１２においても、第２本体層１１２ａは、第２複合レンズ１１０の光軸ＯＡ周辺の中央部に設けられ、円形輪郭を有する。一方、第２フランジ層１１２ｂは、第２本体層１１２ａの周辺に延在し、方形輪郭を有する。なお、第１本体層１１１ａと、第２本体層１１２ａと、平板部１１３のうちこれらの本体層１１１ａ，１１２ａに挟まれた部分とは、第２複合レンズ１１０のうち中央側の本体部１１０ａを構成する。第１フランジ層１１１ｂと、第２フランジ層１１２ｂと、平板部１１３のうちこれらのフランジ層１１１ｂ，１１２ｂに挟まれた部分とは、第２複合レンズ１１０のうち周辺側のフランジ部１１０ｂを構成する。
【００４１】
平板部１１３は、第２複合レンズ１１０が後述するウェハーレンズから切り出されて個片化されたものであることに由来して存在する。平板部１１３は、第１複合レンズ１０の平板部１３と同様のものであり、ガラス、樹脂、フォトニック結晶、及びこれらに添加物を加えたもの等で形成されている。第１レンズ層１１１は、第１複合レンズ１０の第１レンズ層１１と同様に耐熱性樹脂で形成されており、平板部１１３の一方の面に形状転写され固着されたものである。第１レンズ層１１１の形成に用いられる材料として、上述のように、例えば光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、有機無機ハイブリッド材料等が用いられる。第２レンズ層１１２も、第１レンズ層１１１と同様の耐熱性樹脂で形成されており、平板部１１３の他方の面に形状転写され固着されている。
【００４２】
第２複合レンズ１１０の中央の本体部１１０ａは、紙面下側すなわち外側に第１光学面１１１ｄを有し、紙面上側すなわち内側に密閉された空間ＳＰに臨む第２光学面１１２ｄを有する。つまり、第２光学面１１２ｄは、密閉された空間ＳＰを介して第１複合レンズ１０の第１光学面１２ｄに対向している。一方、周辺側のフランジ部１１０ｂは、外側に第１フランジ面１１１ｇを有し、内側に第１複合レンズ１０の第２フランジ面１２ｇに対向する第２フランジ面１１２ｇを有する。
【００４３】
なお、第２複合レンズ１１０において、平板部１１３と第１レンズ層１１１との間、或いは平板部１１３と第２レンズ層１１２との間に絞りを設けてもよい。この場合、絞りの開口部が各第１及び第２本体層１１１ａ，１１２ａにアライメントして配置される。
【００４４】
接着剤層２０は、第１複合レンズ１０のフランジ部１０ｂと、第２複合レンズ１１０のフランジ部１１０ｂとを接合する接着剤である。つまり、接着剤層２０は、第１複合レンズ（第１レンズ素子）１０と第２複合レンズ（第２レンズ素子）１１０との間に挟まれた空間ＳＰを気密に封止する封止部として機能している。
【００４５】
Ｂ）レンズ素子の表面
図２に拡大して示すように、第１複合レンズ１０において、第１レンズ層１１の外側に露出する第１光学面１１ｄ上には、被覆層として反射防止膜５５が設けられている。反射防止膜５５は、高屈折材料として例えばＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２等を、低屈折材料として例えばＳｉＯ２等を交互に積層させて形成されている。反射防止膜５５は、例えば真空蒸着、スパッタリング等によって形成する。なお、反射防止膜５５は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機材料からなる保護膜に置き換えることもできる。かかる保護膜は、例えば蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリング等を用いることで形成される。
【００４６】
第２レンズ層１２の第２光学面１２ｄ上には、被覆層又は反射防止層として反射防止構造体５１と保護層５２とが設けられている。なお、図２おいて、実際には、第２光学面１２ｄと反射防止構造体５１との境界が明確に存在しないが、便宜上点線で示している。下地の第２レンズ層１２は、密閉された空間ＳＰに対向する部分であり、反射防止構造体５１や保護層５２は、密閉された空間ＳＰに隣接することになる。
【００４７】
反射防止構造体５１は、第２光学面１２ｄでの反射を抑えるための反射防止層であり、第２光学面１２ｄ等の面内において、ランダムに配置された微細な凹凸形状を有する凹凸構造層からなっている。反射防止構造体（凹凸構造層）５１は、光学素子中心側に向かうにつれて凹凸形状の体積密度が増加するような先細りの構造を有する反射防止層となっている。つまり、反射防止構造体５１は、略錐体状の微細突起を集めたものとなっており表層を形成している。反射防止構造体５１の粗さ（Ｒｚ：十点平均粗さ）は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下となっている。なお、反射防止構造体５１の粗さＲｚは、５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下が好ましく、さらに、２５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下がより好ましい。反射防止構造体５１は、例えばイオンビームを用いることにより形成される。つまり、反射防止構造体５１は、第２レンズ層１２をイオンビームでエッチングすることによって形成されるものであり、第１複合レンズ１０の第２レンズ層１２の基材と実質的に同一の材料で形成されていることになる。
【００４８】
ここで、一般に、ある界面での反射率は、界面を挟む二空間の屈折率の差で決定され、その差が大きいほど表面反射率が増加する。反射防止構造体５１は、第２光学面１２ｄ上に形成された使用波長レベル以下の凹凸形状であるため、反射防止構造体５１と第２光学面１２ｄとの間には、急激な屈折率変化がある界面が存在しない。これにより、反射防止構造体５１における屈折率変化が緩やかなものとなり、表面反射率が低下する。この効果は、波長や入射角に依存するものではない。そのため、反射防止構造体５１は、低屈折率層及び高屈折率層を有する従来型の構造体に比較して波長依存性と角度依存性とを抑えることができる。なお、高低屈折率層を有する従来型の構造体による反射防止の原理は、光の干渉によるものである。光が低屈折率層等を有する構造体に垂直入射する場合、膜厚の４倍の波長において最も反射率が低減され、入射角θの光に対しては、見掛け上の膜厚が実質の膜厚とｃｏｓθとの積として現れる。その結果、低屈折率層等を有する構造体の場合、本実施形態の場合と異なり、波長依存性、入射角依存性が現れる。
【００４９】
保護層５２は、第２レンズ層１２の表面全体にコーティングされており、反射防止構造体５１上にも形成されている。保護層５２は、塗布、蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリング等を用いることにより形成される。なお、広面積に均質かつ正確な膜厚制御が行えるため、蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリングを用いることが好ましい。保護層５２の材料として、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等が用いられる。保護層５２の厚みは、約５ｎｍ〜５０ｎｍとなっている。保護層５２を設けることにより、反射防止構造体５１、延いては第１光学面１１ｄや第１フランジ面１１ｇに防塵、防汚、耐摩耗性、耐静電性等を付与することができる。
【００５０】
図３に拡大して示すように、第２複合レンズ１１０において、第１レンズ層１１１の外側に露出する第１光学面１１１ｄ上には、図２に示す第１複合レンズ１０の第２レンズ層１２と同様に、反射防止構造体５１と保護層５２とが設けられている。反射防止構造体５１や保護層５２の構造は、第２レンズ層１２と同様であるので説明を省略する。第１光学面１１１ｄ上に反射防止構造体５１を設けることで、波長依存性や入射角依存性を抑えた反射防止が可能になる。また、反射防止構造体５１上に保護層５２を設けることで、第１光学面１１１ｄ等に対して、防塵、防汚、耐摩耗性、耐静電性等を付与することができる。
【００５１】
なお、第２レンズ層１１２の第２光学面１１２ｄ上には、何も設けられておらず、下地の基材（第２レンズ層１１２の材料）が露出している。つまり、第２光学面１１２ｄ上には、被覆層として、反射防止構造体５１や保護層５２が設けられておらず、図２に示す反射防止膜５５も設けられていない。
【００５２】
図４は、第２複合レンズ１１０の表面構造の変形例を説明する図である。この場合、第１レンズ層１１１の第１光学面１１１ｄ上に、反射防止構造体５１と保護層５２とが設けられている。同様に、第２レンズ層１１２の第２光学面１１２ｄ上にも、反射防止構造体５１と保護層５２とが設けられている。
【００５３】
以上で説明した被覆層の組み合わせは例示であり、様々な変形が可能である。つまり、第１複合レンズ１０や第２複合レンズ１１０の外側の第１光学面１１ｄ，１１１ｄの少なくとも一方を覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができる。また、外側の第１光学面１１ｄ，１１１ｄの少なくとも一方を覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２に代えて反射防止膜５５を形成することもできる。
【００５４】
また、第１複合レンズ１０や第２複合レンズ１１０の内側の第２光学面１２ｄ，１１２ｄの少なくとも一方を覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができるが、これらは密閉された空間ＳＰに対向するため、耐久性等に関する条件が緩やかであり、例えば保護層５２を省略することができる。なお、第２光学面１２ｄ，１１２ｄのいずれも、これらを多層の反射防止膜５５で覆うことは望ましくない。第２光学面１２ｄ，１１２ｄは、密閉された空間ＳＰに対向するため、反射防止膜５５を形成した場合、その後のリフロー工程で加熱処理を行うと、密閉された空間ＳＰ側でレンズ層１２，１１２の弾性率が極端に減少し、反射防止膜５５の応力によって反射防止膜５５に皺が寄って、複合レンズ１０，１１０の光学性能が劣化する。また、反射防止構造体５１は、光学面だけでなくフランジ面に形成してもよい。例えば、第１複合レンズ１０の第２光学面１２ｄに反射防止構造体５１を形成する場合において、第２光学面１２ｄだけでなく、第２フランジ面１２ｇにも反射防止構造体５１を形成してもよい。この場合、第２光学面１２ｄに反射防止構造体５１を形成する際に、第２フランジ面１２ｇをマスク等で覆う必要がないため、作製手順を簡素化することができる。また、第２フランジ面１２ｇに反射防止構造体５１を設けた場合、反射防止構造体５１の凹凸構造に接着剤を入り込ませ接着表面積を増やすことができるため、第１複合レンズ１０の第２フランジ面１２ｇと、第２複合レンズ１１０の第２フランジ面１１２ｇとの接着強度をより高めることが可能となる。
【００５５】
Ｃ）レンズユニットの製造方法
レンズユニットの製造方法は、一対の光学要素アレイを形成する工程と、一対の光学要素アレイを積層して接合する工程と、積層された光学要素アレイを切断して個片化する工程とを備える。
【００５６】
図５Ａ及び５Ｂに示すように、第１複合レンズ１０の元になる第１光学要素アレイ１００は、円盤状であり、基板１０１と、第１レンズアレイ層１０２と、第２レンズアレイ層１０３とを有する。光学要素アレイ１００は、図１等に示す複合レンズ１０をマトリックス状に配列して一体化した構造を有する。説明の都合上、４つの複合レンズ１０のみを図示しているが、実際の光学要素アレイ１００は、多数の複合レンズ１０を含むものとなっている。光学要素アレイ１００を積層し、分離することで、複合レンズ１０の軸合わせ等の後工程を短縮することができる。ここで、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３は、軸ＡＸに垂直なＸＹ面内での並進及び軸ＡＸのまわりの回転に関して相互にアライメントされて基板１０１に接合されている。
【００５７】
図６に示すように、第２複合レンズ１１０の元になる第２光学要素アレイ２００は、図５Ｂの第１光学要素アレイ１００と同様の構造を有し、基板１０１と、第１レンズアレイ層１０２と、第２レンズアレイ層１０３とを有する。
【００５８】
以下、図７を参照しつつ、図５Ｂ等に示す第１光学要素アレイ１００の製造工程について説明する。なお、第１光学要素アレイ１００の製造工程は、基本的に基板１０１に樹脂を塗布して成形する成形工程からなるが、第１光学要素アレイ１００の表面に反射防止構造体５１等を形成する場合、成形された完成前の光学要素アレイ１００にマスクパターンを形成するパターニング工程と、この光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄに反射防止構造体５１を形成するエッチング工程と、反射防止構造体５１上に保護層５２を設けるコーティング工程とが追加される。一方、第１光学要素アレイ１００の表面に反射防止膜５５を形成する場合、高低屈折材料を交互に積層させる複合コーティング工程が追加される。
【００５９】
成形工程では、まず、基板１０１の一方の面１０１ｂ上に第１レンズアレイ層１０２を成形する（図７のステップＳ１１の前半）。具体的には、図８Ａに示すように、予め基板１０１を、側面１０１ａを挟むスペーサー４３を利用してステージＳＳ上に固定する。この状態で、樹脂塗布装置（不図示）を動作させ、ステージＳＳ上に固定した基板１０１の上側にある面１０１ｂ上に樹脂を塗布し、第１成形型４１を樹脂を塗布した基板１０１に向けて降下させる。スペーサー４３の支持面４３ａに垂直な上端面４３ｂが第１成形型４１の外縁部４１ｅに当接した状態で、基板１０１と第１成形型４１との間の樹脂厚、すなわち第１レンズアレイ層１０２の第１フランジ層１１ｂの厚さが規定される。その後、ＵＶ光発生装置（不図示）を動作させ、第１成形型４１の上側からＵＶ光を照射し、基板１０１の一方の面１０１ｂと第１成形型４１の転写面４１ａとの間に挟まれた樹脂を固化させて第１レンズアレイ層１０２とする。この際、第１レンズアレイ層１０２には、第１成形型４１を転写した第１成形面１０２ａが形成される（図５Ｂ参照）。
【００６０】
次に、基板１０１の他方の面１０１ｃ上に第２レンズアレイ層１０３を成形する（ステップＳ１１の後半）。具体的には、図８Ｂに示すように、基板１０１と第１成形型４１とを第１レンズアレイ層１０２を介して一体化させた状態で反転させ基板１０１の他方の面１０１ｃが上側になるように固定する。この状態で、樹脂塗布装置（不図示）を動作させ、基板１０１の上側にある面１０１ｃ上に樹脂を塗布し、第２成形型４２を樹脂を塗布した基板１０１に向けて降下させる。スペーサー４３の上端面４３ｃが第２成形型４２の外縁部４２ｅに当接した状態で、基板１０１と第２成形型４２との間の樹脂厚、すなわち第２レンズアレイ層１０３の第２フランジ層１２ｂの厚さが規定される。その後、ＵＶ光発生装置（不図示）を動作させ、第２成形型４２の上側からＵＶ光を照射し、基板１０１の他方の面１０１ｃと第２成形型４２の転写面４２ａとの間に挟まれた樹脂を固化させて第２レンズアレイ層１０３とする。この際、第２レンズアレイ層１０３には、第２成形型４２を転写した第２成形面１０３ａが形成される（図５Ｂ参照）。
【００６１】
第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３を形成する樹脂が固化するのを待って、図８Ｃに示すように、基板１０１を横から挟むように第１及び第２成形型４１，４２間に配置されたスペーサー４３を取り外す。最後に、図８Ｄに示すように、第１及び第２成形型４１，４２を離間させることで、第１及び第２成形型４１，４２から第１光学要素アレイ１００を離型する（ステップＳ１２）。
【００６２】
図９に示す加工装置６０は、図８Ｄに示す第１光学要素アレイ１００の成形面１０２ａ，１０３ａに対して反射防止層を形成するための装置である。加工装置６０は、特に第１光学要素アレイ１００の成形面１０３ａ上に反射防止構造体５１や保護層５２を形成するためのものであるが、第１光学要素アレイ１００の成形面１０２ａ上に反射防止膜５５を形成する際にも利用することができる。反射防止構造体５１や保護層５２を形成する工程は、上記したようにパターニング工程とエッチング工程とコーティング工程とを含む。
【００６３】
加工装置６０は、真空チャンバー６１と、ステージ６２と、イオンガン６３と、中和ガン６４と、蒸着装置６５と、ガス供給部６６，６７と、ガス排出部６８と、制御部６９とを備える。
【００６４】
真空チャンバー６１内には、ステージ６２と、イオンガン６３と、中和ガン６４と、蒸着装置６５とが設けられている。また、真空チャンバー６１は、ポート６１ａを介してガス供給部６６，６７と連通し、ポート６１ｂを介してガス排出部６８と連通している。
【００６５】
ステージ６２は、真空チャンバー６１の上部に設けられており、３次元的に移動可能になっている。ステージ６２のイオンガン６３等に対向するステージ面６２ａには、第１光学要素アレイ１００が載置、固定されている。ステージ６２の位置調整により、光学要素アレイ１００のイオンガン６３等に対する位置調整がされる。
【００６６】
イオンガン６３は、光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄ上に反射防止構造体５１を形成するためのものである。イオンガン６３は、供給されたガスをイオン化するとともに、イオンガン６３の陽極６３ａと陰極６３ｂとの間にビーム電圧を印加する。イオンガン６３は、イオン化したガス（例えば、正イオン）を陰極６３ｂ側に加速し通過させ、イオンビームとして真空チャンバー６１内に放出する。放出されたイオンビームは、ステージ６２上の光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄに照射される。これにより、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄのうち後述するマスクパターンＭＡが形成されていない露出した樹脂部分がエッチングされる。
【００６７】
中和ガン６４は、イオンビーム中のイオンを中和させて電解分布の影響を抑えるためのものである。中和ガン６４が電離によって生成した電子を真空チャンバー６１に放出させると、イオンガン６３によってイオン化したガスが電子によって中和される。
【００６８】
蒸着装置６５は、パターニング工程において光学要素アレイ１００上に後述するマスクパターンＭＡを形成したり、コーティング工程において保護層５２を形成したりするためのものである。蒸着装置６５は、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＣｅＯ２等の真空蒸着を行う。これにより、第１光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄにマスクパターンＭＡとなる島状パターンや保護層５２となる薄膜を形成することができる。また、光学要素アレイ１００の第１光学面１１ｄに反射防止膜５５を形成することもできる。なお、蒸着装置６５の代わりに、スパッタリング装置やイオンビームスパッタリング装置を設ければ、スパッタリング、イオンビームスパッタリング等を行うこともできる。
【００６９】
ガス供給部６６，６７は、イオンビームを照射するための導入ガスを供給するものである。導入ガスとして、不活性ガスと反応性ガスとが用いられる。不活性ガスとして、例えばアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、ネオン（Ｎｅ）、及びこれら混合ガスがある。また、反応性ガスとして、例えば酸素（Ｏ２）がある。また、ガス排出部６８は、真空チャンバー６１内の真空度を調整するためのものである。ガス排出部６８によって、真空チャンバー６１内を所定の真空度まで排気する。
【００７０】
制御部６９は、ステージ６２、イオンガン６３、中和ガン６４、蒸着装置６５、及びガス排出部６８の動作を制御するためのものである。
【００７１】
なお、イオンガン６３に代えて、プラズマエッチング装置を用いることもできる。ただし、イオンガン６３によるエッチングの方が広面積を迅速かつ均一にエッチングする観点で望ましい。
【００７２】
以下、図１０Ａを参照して、第１光学要素アレイ１００のパターニング工程について説明する。パターニング工程は、第１光学要素アレイ１００の第２光学面１２ｄに対して反射防止構造体５１を形成するためイオンビームを照射する際の前処理として行われる。パターニング工程では、第２光学面１２ｄ上にマスクパターンＭＡを形成する（ステップＳ１３）。マスクパターンＭＡは、図１０Ａに拡大して示すように、微細な島状のパターンとなっている。マスクパターンＭＡは、ランダムに配置された複数の島ＩＭを有している。パターニング工程は、膜堆積、フォトレジストの塗布、エッチング等の手法を用いて行われる。例えば、膜堆積の手法を用いる場合、薄膜成長の初期過程を利用する。薄膜の初期成長過程において、膜の成長核が島ＩＭとなって成長する状態、すなわち島成長が起こる。膜が層状になる前の島成長の状態では、島ＩＭが存在している部分と第２光学面１２ｄが露出している部分とが存在するため、マスクパターンとして機能する。膜堆積によってマスクパターンを形成する場合、図９の加工装置６０の蒸着装置６５を利用して必要な島状の成膜を行うことができる。
【００７３】
エッチング工程では、図９の加工装置６０のステージ６２上に光学要素アレイ１００を配置した状態として、イオンガン６３から放出されるイオンビームが光学要素アレイ１００の目的とする面、すなわち第２光学面１２ｄに照射されるようにする。そして、ガス排出部６８によって真空チャンバー６１内の気体を排気する。次に、真空チャンバー６１内に導入ガスを導入する。導入ガスは、例えばＡｒ、Ｏ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、及びこれらの混合ガスのいずれかが用いられる。ここで、導入ガスに、不活性ガスと反応性ガスとを用いると、エッチングレートを簡単に調整することができる。導入ガスの圧力は、例えば１Ｐａ以下となっている。なお、導入ガスの圧力は、例えば１×１０−２Ｐａ以下がより好ましい。より低いガス圧でエッチングを行うことにより、イオンの平均自由工程が長くなる。そのため、イオンの運動エネルギーが第２光学面１２ｄに衝突するまでに失われにくくなり、エッチングレートが上昇する。以上の真空チャンバー６１の状態でイオンビームを放出し、第２光学面１２ｄにイオン照射を行う。この際、イオンの加速エネルギーは１Ｗ〜１００ｋＷである。イオンビームの照射により、図１０Ｂに示すように、マスクパターンＭＡの島ＩＭとともに、光学要素アレイ１００の樹脂が露出した部分がエッチングされる。これにより、入射光側から光学素子中心側に向かうにつれて凹凸形状の体積密度が増加するような構造を有する反射防止構造体５１が形成される（ステップＳ１４）。なお、エッチング工程終了後、マスクパターンＭＡの島ＩＭが完全に無くならない場合、図１０Ｃの示すように、イオンビームの調整によりマスクパターンＭＡの除去処理を行ってもよい。
【００７４】
コーティング工程では、図９の加工装置６０のステージ６２上に光学要素アレイ１００を配置したままの状態として、蒸着装置６５からの蒸着物質が光学要素アレイ１００の目的とする面、すなわち第２光学面１２ｄに堆積するようにする。これにより、図１０Ｄに示すように、反射防止構造体５１上に保護層５２をコーティングすることができる（ステップＳ１５）。コーティングの手法として、上記のような蒸着のほか、スパッタリング、イオンビームスパッタリング、塗布等が用いられる。なお、蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリング等は、広面積に均質かつ正確な膜厚制御が行えるため好ましい。
【００７５】
なお、続けて第１光学要素アレイ１００の第１光学面１１ｄに対して反射防止膜５５を形成する場合、図９に示す加工装置６０のステージ６２上の第１光学要素アレイ１００を反転させる。つまり、ステージ６２上に光学要素アレイ１００を配置した状態として、蒸着装置６５からの蒸着物質が光学要素アレイ１００の目的とする面、すなわち第１光学面１１ｄに堆積するようにする。高屈折材料と低屈折材料とを交互に堆積することによって第１光学面１１ｄ上に反射防止膜５５を形成する。
【００７６】
以上では、第１光学要素アレイ１００の作製のみについて説明したが、第２光学要素アレイ２００も、第１光学要素アレイ１００の作製と同様の工程を繰り返すことにより作製される（ステップＳ１６のＹ、ステップＳ１１〜Ｓ１５）。
【００７７】
表面に反射防止構造体５１や保護層５２等を形成した第１光学要素アレイ１００と第２光学要素アレイ２００とは、アライメントされて積層され、相互に接着される（ステップＳ２１）。この際、紫外線硬化型の接着剤が用いられ、紫外線の照射による硬化と加熱による仕上げが行われる。次に、積層した光学要素アレイ１００，２００を切断する（ステップＳ２２）。この切断工程は、レーザーによるもの、回転のこぎりによるもの等がある。以上により、光学要素アレイ１００，２００の積層体を個片化したレンズユニット３００を得ることができる。
【００７８】
Ｄ）カメラモジュール
以下、図１１を参照しつつ、レンズユニット３００を組み付けたカメラモジュール７０について説明する。
【００７９】
カメラモジュール７０は、撮像素子であるイメージセンサーとレンズユニットである結像レンズとを組み合わせた小型のカメラ部分（光学装置）であり、撮像対象の画像取込ができるようになっている。図１１に示すように、カメラモジュール７０は、本体モジュール７１とレンズモジュール７２とを備える。カメラモジュール７０は、撮像装置４００において、携帯電話等の移動情報端末機器の電子回路を構成する電子部品が実装される回路基板ＢＢ上に組み込まれる。具体的には、本体モジュール７１を回路基板ＢＢに実装することにより、カメラモジュール７０全体が回路基板ＢＢに実装される。
【００８０】
本体モジュール７１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子であるイメージセンサー７３をサブ基板ＳＢ上に予め実装した受光モジュールである。イメージセンサー７３の上部は、封止体７４で封止されている。イメージセンサー７３の上面には、光電変換を行う画素が多数格子状に配列された受光部７３ａが形成されている。この受光部７３ａにレンズモジュール７２によって光学画像を結像させることにより、各画素での光電変換によって得た画像信号が出力される。サブ基板ＳＢは、鉛フリーのはんだ７５によって回路基板ＢＢに実装されている。これにより、サブ基板ＳＢを含むカメラモジュール７０が回路基板ＢＢに固定される。この際、サブ基板ＳＢの接続用電極（図示略）と回路基板ＢＢ上面の回路電極（図示略）とが電気的に接続される。
【００８１】
レンズモジュール７２は、結像レンズとしてのレンズユニット３００を支持する筒状のホルダーであり封止部としても機能する外枠７７を備えている。外枠７７の上部にはレンズユニット３００が保持されている。また、外枠７７の下部はサブ基板ＳＢに設けられた装着孔ＩＳ内に挿通されてレンズモジュール７２をサブ基板ＳＢに固定する装着部７７ｂとなっている。この固定には、装着部７７ｂを装着孔ＩＳに圧入して固定する方法や、接着剤によって接着する方法などが用いられる。
【００８２】
レンズユニット３００は、既述のように第１及び第２複合レンズ１０，１１０により構成され（図１参照）、被写体からの反射光をイメージセンサー７３の受光部７３ａ上に結像する。なお、レンズユニット３００には、平板部１３の表面を被覆するように赤外（ＩＲ）カットフィルター層（不図示）が埋め込まれている。
【００８３】
図１１に示すカメラモジュール７０の製造工程等について説明する。外枠７７にレンズユニット３００を固定し、装着部７７ｂを利用して外枠７７をサブ基板ＳＢと接続する。このサブ基板ＳＢには、イメージセンサー７３が取り付けられており、該レンズユニット３００をイメージセンサー７３の受光部７３ａ上に結像させる状態とすることができる。つまり、カメラモジュール７０が完成する。その後、予めはんだ７５が塗布（ポッティング）された回路基板ＢＢの所定の実装位置にカメラモジュール７０やその他の電子部品を載置する。その後、カメラモジュール７０やその他の電子部品を載置した回路基板ＢＢをベルトコンベアー等でリフロー炉（図示略）に移送し、当該回路基板ＢＢをリフロー処理に供して２６０℃程度の温度で加熱する。その結果、はんだ７５が溶融してカメラモジュール７０がその他の電子部品と一緒に回路基板ＢＢに実装され撮像装置４００が形成される。以上のリフロー処理に際して、レンズユニット３００は、２２０〜２６０℃程度の高温に曝されるが、レンズユニット３００内部の空間ＳＰに臨む第２光学面１２ｄ，１１２ｄは、反射防止構造体５１や保護層５２で被覆されたものであるか、下地が露出するものであるから、反射防止膜５５のように皺が寄るなどといった問題が生じない。
【００８４】
〔実施例〕
以下、レンズユニット３００の具体的な実施例と参考の比較例とについて対比しつつ説明する。
【００８５】
図１２Ａは、実施例のレンズユニット３００を構成する複合レンズ１０，１１０の内側に形成した第２光学面１２ｄ，１１２ｄの状態を示す外観図である。なお、図１２Ｂは、比較例のレンズユニットの密閉空間に形成した光学面の状態を示す外観図である。図からも明らかなように、図１２Ａに示す実施例の場合、光学面１２ｄ，１１２ｄが比較的滑らかであるが、図１２Ｂに示す比較例の場合、光学面上に不規則な皺が形成されていることが分かる。
【００８６】
以下、図１２Ａ及び１２Ｂに示す試験用の試料を得た実験条件について説明する。まず、密閉空間に対向する光学面に反射防止構造体５１を形成した実施例の試料と、密閉空間に対向する光学面に反射防止膜５５を形成した比較例の試料とを準備した。
【００８７】
反射防止構造体５１の基材としては、熱硬化性樹脂で成形された両面レンズの凹面を用いている。ＴｉＯ２の極薄膜（３ｎｍ程度）を基材上に成膜し、成膜されたＴｉＯ２の極薄膜に対してＡｒとＯ２の混合ガスによってイオンビームエッチング処理を行い、反射防止構造体５１の作製を行った。一方、反射防止膜５５も、反射防止構造体５１の基材と同様のもの、すなわち両面レンズの凹面を用いている。ＳｉＯ２を主成分とする低屈折率材料（Substance L５）と、高屈折率材料であるＣｅＯ２との５層コートを、合計２４０ｎｍ相当（基材側から２３ｎｍ，２３．３ｎｍ，４１．１ｎｍ，５０ｎｍ，１０３．６ｎｍ）堆積して、反射防止膜５５の作製を行った。反射防止膜５５については、高温耐性を付与するために１９０℃の高温で、上記のような成膜を行った。なお、以上のようにして得た反射防止構造体５１や反射防止膜５５は、密閉側になるように他のレンズに接合され試験用の試料とされた。
【００８８】
反射防止構造体５１を形成した実施例の試料や、反射防止膜５５を形成した比較例の試料の熱的耐久性に関する試験内容は、赤外線加熱炉を使用し、表面温度２１７℃以上にて２分３０秒の高温試験（この２分３０秒の間に最高温度２６０℃に至るように設定される）を連続３回行うというものであった。以上のような３回の加熱後、試料を常温に冷却し、顕微鏡によって反射防止構造体５１や反射防止膜５５の観察を行った。結果は、既に説明したように、図１２Ａ及び１２Ｂに示すようなものであった。
【００８９】
以上説明した第１実施形態のレンズユニット３００によれば、耐熱性樹脂で形成された複合レンズ１０，１１０の少なくとも一方が、空間に臨む内側の表面に微細な凹凸構造層としての反射防止構造体５１を有するので、その後に加熱処理を行っても、反射防止膜を設けた場合のように皺が寄ってレンズの光学性能が劣化することを防止できる。
【００９０】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るカメラモジュール等について説明する。なお、第２実施形態のカメラモジュール等は第１実施形態のカメラモジュール等を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様であるものとする。
【００９１】
図１３Ａに示すように、カメラモジュール２７０は、イメージセンサーチップ２７１と、レンズユニット３００とを備える。カメラモジュール２７０は、それ自体が光学装置であるが、その一部として光学装置であるレンズユニット３００を備える。なお、カメラモジュール２７０は、図１１のカメラモジュール７０と同様に、リフロー工程を経て撮像装置４００に組み込まれる。
【００９２】
レンズユニット３００は、図１に示すものと略同様の構造を有するが、第２複合レンズ１１０は、第１フランジ層１１１ｂから延びるレンズ支持体２７７を有する。レンズ支持体２７７は、スペーサー又は封止部として機能する矩形枠状の部材であり、第２複合レンズ１１０の第１本体層１１１ａよりもイメージセンサーチップ２７１側に光軸ＯＡに沿って張り出している。
【００９３】
レンズユニット３００において、外側の第１光学面１１ｄを覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができる。また、外側の第１光学面１１ｄを覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２に代えて反射防止膜５５を形成することもできる。また、センサー側の空間ＳＰに対向する内側の第１光学面１１１ｄと、レンズ間の空間ＳＰに対向する第２光学面１２ｄ，１１２ｄとを覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができるが、反射防止膜５５を形成することはない。
【００９４】
イメージセンサーチップ２７１は、シリコンチップ２７３と、支持ガラス基板２７４とを有する。外側のシリコンチップ２７３の表面には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のセンサー本体７９が形成されている。シリコンチップ２７３の表面周辺部には、電極パッド２７３ａ，２７３ｂが形成されている。これらの電極パッド２７３ａ，２７３ｂは、イメージセンサーチップ２７１の入出力回路と接続されている。電極パッド２７３ａ，２７３ｂの下面には、シリコンチップ２７３を貫通してイメージセンサーチップ２７１の裏面に達する再配線部２７３ｃ，２７３ｄが接続されている。再配線部２７３ｃ，２７３ｄは、シリコンチップ２７３の裏面周辺部に表出している。シリコンチップ２７３の裏面の再配線部２７３ｃ，２７３ｄ上には、バンプ電極２７３ｅ，２７３ｆが形成されている。内側の支持ガラス基板２７４は、シリコンチップ２７３を支持するためのものであり、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を覆うように設けられている。
【００９５】
以下、図１３Ｂを参照して、カメラモジュール２７０の製造方法について説明する。第２実施形態のカメラモジュール２７０は、第１及び第２光学要素アレイ１００，２００と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のセンサー本体７９が複数形成された撮像素子アレイ５００とを組み合わせたものから切断・分離することによって製造される。
【００９６】
まず、第１及び第２光学要素アレイ１００，２００と、撮像素子アレイ５００とを作製する。ここで、撮像素子アレイ５００には、積層した光学要素アレイ１００，２００のレンズユニット３００の位置に対応して、撮像素子であるイメージセンサーチップ２７１が複数個配置されている。
【００９７】
次に、一対の光学要素アレイ１００，２００と、撮像素子アレイ５００とを積層し、構造体ＣＳを作製する。この構造体ＣＳを構成する要素は、接着剤によって相互に固定される。
【００９８】
次に、一対の光学要素アレイ１００，２００と撮像素子アレイ５００とを接着した構造体ＣＳを、隣接する２つのイメージセンサーチップ２７１の境界に沿って、レーザー、回転のこぎり等で切断する。これにより、個片化されたカメラモジュール２７０が作製される。
【００９９】
その後、カメラモジュール２７０は、イメージセンサーチップ（撮像素子）２７１の裏面のバンプ電極２７３ｅ，２７３ｆを介して目的とする回路基板（不図示）に実装される。具体的には、予めはんだが塗布（ポッティング）された当該回路基板の所定の実装位置にカメラモジュール７０やその他の電子部品を載置する。このように、カメラモジュール２７０その他の電子部品を載置した回路基板をベルトコンベアー等でリフロー炉（図示略）に移送し、当該回路基板をリフロー処理に供して２２０〜２６０℃程度の温度で加熱する。その結果、はんだが溶融してカメラモジュール２７０がその他の電子部品と一緒に回路基板に実装され撮像装置が形成される。
【０１００】
図１４は、図１３Ａに示すカメラモジュール２７０の変形例を示す。この場合、カメラモジュール２７０は、レンズユニットではなく、第１複合レンズ１０とイメージセンサーチップ２７１とを接合することによって形成した撮像装置（光学装置）である。図１４に示すカメラモジュール２７０において、第１複合レンズ１０がレンズ、イメージセンサーチップ２７１が光学部材に相当する。
【０１０１】
カメラモジュール２７０は、第１複合レンズ１０とイメージセンサーチップ２７１との間隔を調整するため、第１複合レンズ１０に封止部として機能するレンズ支持体２７７が設けられている。そして、第１複合レンズ１０とイメージセンサーチップ２７１との間には、密閉された空間ＳＰが形成されている。この場合、第１複合レンズ１０は、光学装置又は撮像装置を構成する結像用のレンズであり、イメージセンサーチップ２７１は、第１複合レンズ１０を通過した光束を検出する撮像素子である。
【０１０２】
この変形例のカメラモジュール２７０において、第１複合レンズ１０の外側の第１光学面１１ｄを覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができる。また、外側の第１光学面１１ｄを覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２に代えて反射防止膜５５を形成することもできる。
【０１０３】
また、このカメラモジュール２７０において、第１複合レンズ１０の内側の第２光学面１２ｄは空間ＳＰに臨んでおり、この第２光学面１２ｄを覆うように反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができる。なお、第２光学面１２ｄについては、これらを多層の反射防止膜５５で覆うことは望ましくない。
【０１０４】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係るレンズユニット（光学装置）について説明する。なお、第３実施形態のレンズユニットは第１実施形態のレンズユニットを変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様であるものとする。
【０１０５】
図１５に示すように、第３実施形態のレンズユニット１００１（光学装置）は、第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０と鏡筒３７７とを備える。第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０とは、封止部である鏡筒３７７に嵌め込むように接着されており、鏡筒（封止部）３７７を介して互いに位置決めされた状態で固定されている。この際、第１及び第２複合レンズ１０，１１０の側面Ｓ１等と、鏡筒３７７の内面Ｓ２等との間に空気漏れを防止するように接着剤が充填される。結果的に、第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０との間には、密閉された空間ＳＰが形成されている。
【０１０６】
ここで、第１複合レンズ１０や第２複合レンズ１１０の外側の第１光学面１１ｄ，１１１ｄの少なくとも一方を覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができる。また、外側の第１光学面１１ｄ，１１１ｄの少なくとも一方を覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２に代えて反射防止膜５５を形成することもできる。
【０１０７】
また、第１複合レンズ１０や第２複合レンズ１１０の内側の第２光学面１２ｄ，１１２ｄの少なくとも一方を覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができる。なお、第２光学面１２ｄ，１１２ｄについては、これらを多層の反射防止膜５５で覆うことは望ましくない。
【０１０８】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係るレンズユニット（光学装置）について説明する。なお、第４実施形態のレンズユニットは第１実施形態のレンズユニットを変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様であるものとする。
【０１０９】
図１６に示すように、第４実施形態のレンズユニット１００２（光学装置）は、第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０とスペーサー４７７とを備える。第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０とは、封止部であるスペーサー４７７を挟むようスペーサー４７７に接着されており、スペーサー（封止部）４７７を介して互いに間隔等に関して位置決めされた状態で固定されている。この際、第１及び第２複合レンズ１０，１１０の第２フランジ面１２ｇ，１１２ｇと、スペーサー４７７の支持面Ｓ３との間に空気漏れを防止するように接着剤が充填される。結果的に、第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０との間には、密閉された空間ＳＰが形成されている。
【０１１０】
ここで、第１複合レンズ１０や第２複合レンズ１１０の外側の第１光学面１１ｄ，１１１ｄの少なくとも一方を覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができる。また、外側の第１光学面１１ｄ，１１１ｄの少なくとも一方を覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２に代えて反射防止膜５５を形成することもできる。
【０１１１】
また、第１複合レンズ１０や第２複合レンズ１１０の内側の第２光学面１２ｄ，１１２ｄの少なくとも一方を覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができる。なお、第２光学面１２ｄ，１１２ｄについては、これらを多層の反射防止膜５５で覆うことは望ましくない。また、第２フランジ面１２ｇ，１１２ｇに反射防止構造体５１が形成されていてもよい。第２フランジ面１２ｇ，１１２ｇに反射防止構造体５１を形成する場合、反射防止構造体５１の凹凸構造に接着剤を入り込ませ接着表面積を増やすことができるため、第１複合レンズ１０の第２フランジ面１２ｇとスペーサー４７７の支持面Ｓ３との接着強度や、第２複合レンズ１１０の第２フランジ面１１２ｇとスペーサー４７７の支持面Ｓ３との接着強度をより高めることが可能となる。
【０１１２】
〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態に係る光学要素アレイ等について説明する。なお、第５実施形態の光学要素アレイ等は第１実施形態の光学要素アレイ等を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様であるものとする。
【０１１３】
図１７に示すように、第５実施形態の光学要素アレイ５１０には、基板１０１が設けられていない。すなわち、光学要素アレイ５１０は、第１レンズアレイ層１０２と第２レンズアレイ層１０３とを有する。このように、成形される第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３自体が形状的に安定であり、成形も簡単に行える場合、基板１０１を用いなくてもよい。なお、図１７において、便宜上、第１レンズアレイ層１０２と第２レンズアレイ層１０３との境界を点線で示しているが、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３は一体的に成形することができる。
【０１１４】
〔第６実施形態〕
以下、第６実施形態に係るカメラモジュール等について説明する。なお、第６実施形態のカメラモジュール等は第１実施形態のカメラモジュール等を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様であるものとする。
【０１１５】
図１８に示すように、カメラモジュール６７０は、イメージセンサーチップ２７１と、レンズユニット１００３とを備える。カメラモジュール６７０は、それ自体が光学装置であるが、その一部として光学装置であるレンズユニット１００３を備える。
【０１１６】
レンズユニット１００３は、第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０とスペーサー５７７，６７７とを備える。第１及び第２複合レンズ１０，１１０において、平板部１３，１１３の外径は、第１及び第２レンズ層１１，１１１，１２，１１２の外径よりも大きくなっている。平板部１３，１１３の第１及び第２レンズ層１１，１１１，１２，１１２から露出した部分は、平坦な面となっており、スペーサー５７７，６７７を支持可能な程度の面積を有する。第１複合レンズ１０は、例えば図５に示す第１光学要素アレイ１００において、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３を繋がった状態で形成するのではなく、各第１複合レンズ１０の第１及び第２レンズ層１１，１２に対応する部分を個別に形成することで作製する。また、第１光学要素アレイ１００を作製せずに第１複合レンズを個別に作製してもよい。これは、第２複合レンズ１１０の作製についても同様である。
【０１１７】
第１複合レンズ１０の平板部１３と第２複合レンズ１１０の平板部１１３とは、封止部であるスペーサー５７７を挟むようスペーサー５７７に接着されており、スペーサー（封止部）５７７を介して互いに間隔等に関して位置決めされた状態で固定されている。この際、第１及び第２複合レンズ１０，１１０の第２レンズ層１２，１１２から平板部１３，１１３が露出する面１３ｄ，１１３ｄと、スペーサー５７７の支持面Ｓ３との間に空気漏れを防止するように接着剤が充填される。結果的に、第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０との間には、密閉された空間ＳＰが形成されている。
【０１１８】
第２複合レンズ１１０の平板部１１３とイメージセンサーチップ２７１とは、封止部であるスペーサー６７７を挟むようスペーサー６７７に接着されており、スペーサー（封止部）６７７を介して互いに間隔等に関して位置決めされた状態で固定されている。この際、第２複合レンズ１１０の第１レンズ層１１１から平板部１１３が露出する面１１３ｅと、スペーサー６７７の支持面Ｓ３との間に空気漏れを防止するように接着剤が充填される。また、イメージセンサーチップ２７１の表面と、スペーサー６７７の支持面Ｓ３との間にも接着剤が充填される。結果的に、第１複合レンズ１０とイメージセンサーチップ２７１との間には、密閉された空間ＳＰが形成されている。
【０１１９】
レンズユニット１００３において、外側の第１光学面１１ｄを覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができる。また、外側の第１光学面１１ｄを覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２に代えて反射防止膜５５を形成することもできる。また、センサー側の空間ＳＰに対向する内側の第１光学面１１１ｄと、レンズ間の空間ＳＰに対向する第２光学面１２ｄ，１１２ｄとを覆うように、反射防止構造体５１や保護層５２を形成することができるが、反射防止膜５５を形成することはない。
【０１２０】
本実施形態において、平板部１３，１１３をガラスで形成する場合、スペーサー５７７，６７７と接着する平板部１３，１１３の接着面は平坦となる。ガラスは、樹脂に比べてエッチングされにくいため、第２光学面１２ｄ，１１２ｄ等をエッチングしても、ガラス製の平板部１３，１１３はエッチングされない。つまり、平板部１３，１１３の露出部分には、凹凸構造（反射防止構造体）が形成されない。そのため、スペーサー５７７，６７７と平板部１３，１１３との接着面を平坦とすることができる。これにより、反射防止構造体が形成された面で接着する場合に比べて、反射防止構造体が削れて微細な粉等が生じることを防ぐことができる。
【０１２１】
以上、本実施形態に係る光学要素アレイの製造方法等について説明したが、本発明に係る光学要素アレイの製造方法等は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄ，１１１ｄ，１１２ｄの形状、大きさは、用途や機能に応じて適宜変更することができる。
【０１２２】
また、上記実施形態において、第１複合レンズ１０が第１レンズ層１１と第２レンズ層１２と平板部１３とを備えとしたが、第１レンズ層１１と第２レンズ層１２とのいずれか一方については、省略することができる。同様に、第１複合レンズ１１０において、第１レンズ層１１１と第２レンズ層１１２とのいずれか一方を省略することができる。
【０１２３】
また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００，２００の成形手法は、樹脂を成形型に流し込み、固化させるようなモールドを用いた手法以外にも様々な手法を用いることができる。例えば、熱融着、熱処理、蒸着、射出成形、塗布、堆積後のエッチング等を用いて光学要素アレイ１００を作製してもよい。なお、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄ，１１１ｄ，１１２ｄの形状精度と成形時間を考慮すると、射出成形やモールドを用いる手法が好ましい。
【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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【図１８】
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【国際調査報告】
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