(57)【要約】【課題】配置位置に応じたレンズ形状を有する複数のレンズによって構成されたレンズアレイを製造するレンズアレイ製造方法、およびレンズアレイ製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】光透過性を有するゲル材料で複数のレンズを所定配置に形成するレンズ形成過程と、レンズ形成過程で形成されたレンズに電場を印加することによって、複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズについて形状を変形させるレンズ変形過程と、複数のレンズを、レンズ変形過程の後で固化するレンズ固化過程とを有する。例えば、レンズの配置位置に応じて印加する電場の強度や方向を調節することによって、配置位置に応じたレンズ形状を有する複数のレンズが形成されたレンズアレイを製造することができる。【選択図】        図４
2006064950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有するゲル材料で複数のレンズを所定配置に形成するレンズ形成過程と、
前記レンズ形成過程で形成されたレンズに電場を印加することによって、前記複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズについて形状を変形させるレンズ変形過程と、
前記複数のレンズを、前記レンズ変形過程の後で固化するレンズ固化過程とを有することを特徴とするレンズアレイ製造方法。
【請求項２】
前記レンズ変形過程は、前記レンズの配置位置に応じた電場を印加する過程であることを特徴とする請求項１記載のレンズアレイ製造方法。
【請求項３】
光透過性を有するゲル材料で複数のレンズを所定配置に形成するレンズ形成部と、
前記レンズ形成部で形成されたレンズに電場を印加することによって、前記複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズについて形状を変形させるレンズ変形部と、
前記複数のレンズを、前記レンズ変形部の後で固化するレンズ固化部とを備えたことを特徴とするレンズアレイ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレンズが所定の配置に形成されたレンズアレイを製造するレンズアレイ製造方法、およびレンズアレイ製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロレンズとは、通常、レンズの直径が１ｍｍ以下のレンズを示し、このようなマイクロレンズは、複数のマイクロレンズが所定配置に形成されたレンズアレイの状態で用いられることも多い。本明細書においては、直径が１ｍｍ以下の微小レンズをマイクロレンズと称し、そのマイクロレンズが複数形成されたレンズアレイをマイクロレンズアレイと称する。
【０００３】
マイクロレンズアレイは、複数のマイクロレンズそれぞれによって光を集光するものであり、例えば、デジタルカメラなどにおいて、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）での受光率を向上させるために用いられたり、近年では、光通信システムを構成する光ファイバー用の集光レンズとして用いられるなど、幅広い分野で適用されている。以下では、ＣＣＤ用のマイクロレンズアレイについて説明する。
【０００４】
図１は、ＣＣＤに設けられたマイクロレンズアレイの例を示す図である。
【０００５】
尚、説明の便宜上、図１では光源Ｐから光が発射されるものとして説明するが、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話などのような撮像光学系が用いられる場合には、光源Ｐの位置が撮像光学系の射出瞳に相当する。
【０００６】
ＣＣＤは、画素数に応じた数の受光素子によって構成されており、それら受光素子それぞれで１画素分ずつ画像信号が生成される。図１のパート（Ａ）に示すように、ＣＣＤに設けられるマイクロレンズアレイ１０は、基板１２と、基板１２上の、複数の受光素子それぞれに相応する配置位置に形成された複数のマイクロレンズ１１とで構成されている。
【０００７】
また、図１のパート（Ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイ１０は、ＣＣＤ２０を構成する各受光素子２１と対向する位置に各マイクロレンズ１１がくるように、ＣＣＤ２０上に装着される。
【０００８】
光源Ｐから発射された光は、マイクロレンズアレイ１０に照射され、複数のマイクロレンズ１１それぞれによって光が集光される。各マイクロレンズ１１で集光された光は、そのマイクロレンズ１１と対向する位置にある受光素子２１それぞれで受光される。各受光素子２１では、１画素分の画像信号が生成され、生成された画像信号は、転送電極１３によって、例えば、デジタルカメラの画像処理部などに送られる。このように、マイクロレンズアレイ１０がＣＣＤ２０上に装着されることによって、受光素子２１での受光率が向上し、高画質な画像を得ることができる。
【０００９】
ところで、通常サイズのレンズは、ガラスが研磨されることによって所望のレンズ形状に形成されるが、ガラスを１ｍｍ以下のオーダーで精度良く研磨することは大変困難であるため、この製造方法では、マイクロレンズアレイを製造することができない。マイクロレンズアレイ１０を製造する方法としては、金型を作成し、その金型に溶融したガラスやプラスチックを流し込んでレンズを形成する方法（例えば、特許文献１参照）や、フォトレジストリパターンに熱を加えて球面に溶融する方法（例えば、特許文献２参照）などが広範に適用されている。また、電場を印加することによって形状が球面に保たれた液体をマイクロレンズとして適用する方法（例えば、特許文献３参照）なども提案されている。これらの方法を適用すると、１ｍｍ以下という微小なマイクロレンズを球面に形成することができる。
【００１０】
ここで、図１のパート（Ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイ１０を構成するマイクロレンズ１１が全て同じように球面を有する場合、光源Ｐに近い中央部に形成されたマイクロレンズ１１では、対応する受光素子２１上に精度良く光が集光されるが、光源Ｐから離れた周辺部のマイクロレンズ１１では、光が斜めに入射されるために、入射された光の一部が受光素子２１上に集光されないという問題がある。ＣＣＤ２０を構成する全ての受光素子２１で光が効率よく受光されるためには、例えば、光源Ｐに近い中央部のマイクロレンズ１１は球面で、光源Ｐから遠い周辺部のマイクロレンズ１１は非球面というように、マイクロレンズ１１が配置位置に応じた形状に形成される必要がある。
【００１１】
また、ＣＣＤ用のマイクロレンズアレイに限らず、光ファイバー用のマイクロレンズアレイなどの場合でも、マイクロレンズが配置される位置によって光の入射角が異なるため、マイクロレンズが配置位置に応じた形状に形成されることが必要となる。
【特許文献１】特開平５−１５０１０３号公報
【特許文献２】特開２００３−３４４６１１号公報
【特許文献３】特開２００３−５０３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１に記載された方法によると、１ｍｍ以下というオーダーで、金型の形状を各マイクロレンズ１１の配置位置に応じた形状に調節していくのは大変困難である。また、特許文献１に記載された方法によると、金型を作成するのに長い時間がかかってしまい、マイクロレンズアレイ１０を製造する製造効率が低下してしまううえ、製造コストが高い。
【００１３】
また、特許文献２に記載された方法によると、レンズ形状がフォトレジストリパターンの溶融状態によって決まるため、レンズ形状を精度良く調節することができない。
【００１４】
また、特許文献３に記載された方法によると、液体が重力や慣性力などによって変形してしまうという不都合があるうえ、電場を印加して液体の形状を１ｍｍ以下のオーダーで精度良く維持するのは現実的ではない。
【００１５】
このように、従来から適用されているマイクロレンズアレイ製造方法によると、マイクロレンズアレイ１０を構成する複数のマイクロレンズ１１を、全て単純な球面に形成することはできるが、それら複数のマイクロレンズ１１それぞれを配置位置に応じた形状に精度良く形成することができないという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑み、配置位置に応じたレンズ形状を有する複数のレンズによって構成されたレンズアレイを製造するレンズアレイ製造方法、およびレンズアレイ製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成する本発明のレンズアレイ製造方法は、光透過性を有するゲル材料で複数のレンズを所定配置に形成するレンズ形成過程と、
レンズ形成過程で形成されたレンズに電場を印加することによって、複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズについて形状を変形させるレンズ変形過程と、
複数のレンズを、レンズ変形過程の後で固化するレンズ固化過程とを有することを特徴とする。
【００１８】
ゲル材料は誘電性を有しているため、ゲル材料で構成されたレンズに電場が印加されると、ゲル材料が分極して電場に引き寄せられ、レンズ形状が変形される。
【００１９】
本発明のレンズアレイ製造方法によると、ゲル材料で構成された複数のレンズが所定配置に形成され、上記のようなゲル材料の特性が用いられて、それらのレンズに電場が印加されることによってレンズ形状が変形された後、レンズが固化される。レンズ形成過程では、複数のレンズの形状は全て単純な球面でよく、上述した金型を使った方法や、フォトリソグラフィーを使った方法などが適用される。これらの方法で形成された複数のレンズそれぞれに印加される電場の強度や方向が調節されることによって、印加された電場の強度や方向に応じたレンズ形状を有する複数のレンズとなる。
【００２０】
また、本発明のレンズアレイ製造方法において、上記レンズ変形過程は、レンズの配置位置に応じた電場を印加する過程であることが好ましい。
【００２１】
配置位置に応じた強度や方向の電場がレンズに印加されることによって、レンズの形状が配置位置に応じた形状に変化する。
【００２２】
また、上記目的を達成する本発明のレンズアレイ製造装置は、光透過性を有するゲル材料で複数のレンズを所定配置に形成するレンズ形成部と、
レンズ形成部で形成されたレンズに電場を印加することによって、複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズについて形状を変形させるレンズ変形部と、
複数のレンズを、レンズ変形部の後で固化するレンズ固化部とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明のレンズアレイ製造装置によると、本発明のレンズアレイ製造方法と同様に、配置位置に応じたレンズ形状を有する複数のレンズによって構成されたレンズアレイを製造することができる。
【００２４】
なお、本発明にいうレンズアレイ製造装置については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいうレンズアレイ製造装置には、上記の基本形態のみではなく、前述したレンズアレイ製造方法の各形態に対応する各種の形態が含まれる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、配置位置に応じたレンズ形状を有する複数のレンズによって構成されたレンズアレイを製造するレンズアレイ製造方法、およびレンズアレイ製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２７】
図２は、本発明の一実施形態が適用されて生成されたマイクロレンズアレイを示す図である。
【００２８】
尚、説明の便宜上、図２では光源Ｐから光が発射されるものとして説明するが、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話などのような撮像光学系が用いられる場合には、光源Ｐの位置が撮像光学系の射出瞳に相当する。
【００２９】
図２に示すマイクロレンズアレイ１００は、図２のパート（Ｂ）に示すＣＣＤ２００に装着されるものである。ＣＣＤ２００には、画素数に応じた数の受光素子２１０が備えられており、マイクロレンズアレイ１００は、図２のパート（Ａ）に示すように、基板１２０上に、ＣＣＤ２００における複数の受光素子２１０の配置に相応する配置で複数のマイクロレンズ１１０が形成されている。この基板１２には、受光素子２１０で生成された画像信号を、これらＣＣＤ２００およびマイクロレンズアレイ１００が内蔵されるデジタルカメラなどのＣＰＵ等に転送する透明電極１２１が埋め込まれている。
【００３０】
また、図２のパート（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ１１０は、その配置位置に応じたレンズ形状を有しており、光源Ｐに近い、マイクロレンズアレイ１００の中央部に形成されたマイクロレンズ１１０は球面を有し、中央部から遠い位置に形成されたマイクロレンズアレイ１００ほど、球面からの歪みが大きいレンズ形状を有している。これらのレンズ形状の歪みの度合いは、マイクロレンズ１１０を構成している物質の光屈折率によって異なる。
【００３１】
光源Ｐから発せられた光は、マイクロレンズアレイ１００に照射される。本実施形態のマイクロレンズアレイ１００では、マイクロレンズ１１０は配置位置に応じたレンズ形状を有しており、複数のマイクロレンズ１１０それぞれに照射された光は、各マイクロレンズ１１と対向する位置に配置された受光素子２１０上に精度良く集光される。この結果、複数の受光素子２１０それぞれで効率よく光が受光され、高画質な画像が得られる。
【００３２】
ここで、本実施形態における本発明の特徴は、図２のパート（Ｂ）に示すような、配置位置に応じたレンズ形状を有するマイクロレンズ１１０によって構成されたマイクロレンズアレイ１００を製造するレンズアレイ製造方法、およびレンズアレイ製造装置にあり、以下では、マイクロレンズアレイ１００の製造について詳しく説明する。
【００３３】
図３は、マイクロレンズアレイ１００を製造するレンズアレイ製造装置の概略構成図である。
【００３４】
本発明のレンズアレイ製造装置の一実施形態であるレンズアレイ製造装置３００は、複数のマイクロレンズ１１０を、ＣＣＤ２００の複数の受光素子２１０それぞれに相応する位置に形成するマイクロレンズ形成部３１０と、マイクロレンズ形成部３１０で形成されたマイクロレンズ１１０に電場を印加して、レンズ形状を配置位置に応じた形状に変形させるマイクロレンズ変形部３２０と、マイクロレンズ１１０をマイクロレンズ変形部３２０で変形された状態で固化するマイクロレンズ固化部３３０とで構成されている。このマイクロレンズ形成部３１０は、本発明のレンズアレイ製造装置におけるレンズ形成部の一例にあたり、以下同様に、マイクロレンズ変形部３２０は、本発明のレンズアレイ製造装置におけるレンズ変形部の一例にあたり、マイクロレンズ固化部３３０は、本発明のレンズアレイ製造装置におけるレンズ固化部の一例に相当する。
【００３５】
図４は、図３に示すレンズアレイ製造装置３００において、マイクロレンズアレイ１００を製造する一連の処理を示すフローチャートである。以下では、このフローチャートに従って、マイクロレンズアレイ１００の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、図３に示すマイクロレンズ形成部３１０において、複数のマイクロレンズ１１０が複数の受光素子２１０それぞれに相応する位置に形成される（図４のステップＳ１）。
【００３７】
図５は、図４のステップＳ１の処理を示す図である。ステップＳ１については、この図５に従って説明する。
【００３８】
まずは準備として、マイクロレンズ１１０を構成する原料が用意される。
【００３９】
本発明にいうレンズは、ゲル材料を原料として形成されるものであり、本実施形態においては、以下のようにして得られるゲル材料が好適な形態として適用される。
【００４０】
ポリアクリル酸とアクリル酸ヒドロキシエチルエステルを、1−エチル−３−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］カルボジイミドを縮合剤として、氷冷下で１日反応させる。さらに、４−アジドアニリンを用いて同様に反応させ、共重合体を得る。尚、ポリアクリル酸に対するアクリル酸ヒドロキシエチルエステル、および４−アジドアニリンの導入率は、それぞれ５％、４％とする。この共重合体がゲル材料として適用される。
【００４１】
以上のようにして得られたゲル材料１３０を、ＩＴＯ電極１２１（透明電極１２１）が埋め込まれた基板１２０上に流涎し、さらに、ゲル材料１３０を乾燥させる（図５のステップＳ１１）。以下では、ゲル材料１３０が乾燥されたものを乾燥材料１３０´と称する。
【００４２】
続いて、乾燥材料１３０´を、マイクロレンズ１１０が形成される位置に合わせた円形パターンを有するフォトマスク１４０で覆う（図５のステップＳ１２）。
【００４３】
乾燥材料１３０´にＵＶを照射すると、フォトマスク１４０で覆われた部分の４−アジドアニリンが反応して、架橋反応が進行する。その後、水で洗浄して、未反応の乾燥材料１３０´を溶解して洗い流す（図５のステップＳ１３）。尚、フォトマスク１４０で覆われた部分の乾燥材料１３０´の側面は、オーバーエッチングによって湾曲する。
【００４４】
最後に、フォトマスク１４０を除去すると、複数の受光素子２１０それぞれに相応する位置に複数のマイクロレンズ１１０が形成される。このとき、マイクロレンズ１１０を加熱することによって、マイクロレンズ１１０が軟化し、球面形状を有するゲル状のマイクロレンズ１１０が得られる（図５のステップＳ１４）。
【００４５】
図４のステップＳ１における、複数のマイクロレンズ１１０を形成する過程は、本発明のレンズアレイ製造方法におけるレンズ形成過程の一例に相当する。
【００４６】
複数のマイクロレンズ１１０が形成されると、図３のマイクロレンズ変形部３２０において、ゲル状のマイクロレンズ１１０に配置位置に応じた方向の電場が印加され、マイクロレンズ１１０が配置位置に応じた形状に変形される（図４のステップＳ２）。
【００４７】
図６は、マイクロレンズ１１０を変形させる過程を示す図である。
【００４８】
まず、図４のステップＳ２で形成された、ゲル状のマイクロレンズ１１０で構成されたマイクロレンズアレイ１００を、電解質が加えられた水溶性重合開始剤の溶液に浸す。さらに、マイクロレンズアレイ１００の上部に球状電極４１１を設置し、マイクロレンズアレイ１００の下部に板状電極４１２を設置する。
【００４９】
このような球状電極４１１、および板状電極４１２相互間に電圧を印加することによって、マイクロレンズアレイ１００に、中央部は垂直で、周辺部ほど傾きが大きい電場を印加する。マイクロレンズアレイ１００に電場が印加されると、マイクロレンズ１１０を構成するゲル材料が分極し、マイクロレンズ１１０の上部分が球状電極４１１に引き寄せられる。この結果、マイクロレンズ１１０が印加された電場の傾きに応じた度合いで変形する。すなわち、中央部のマイクロレンズ１１０は変形が小さく球面が保たれ、周辺部のマイクロレンズ１１０は大きく変形して球面が歪む。この図４のステップＳ２における、マイクロレンズ１１０に電場を印加してレンズ形状を変形させる過程は、本発明のレンズアレイ製造方法におけるレンズ変形過程の一例に相当する。
【００５０】
続いて、マイクロレンズ１１０が変形された状態で固化される（図４のステップＳ３）。
【００５１】
図７は、マイクロレンズ１１０を固化させる過程を示す図である。
【００５２】
図６に示すステップＳ２の状態で、マイクロレンズアレイ１００を浸している液体をヒーター５００で加温すると、マイクロレンズ１１０中に残存するアクリル酸の架橋反応が進行し、マイクロレンズ１１０がさらに硬い材料へと誘導される。
【００５３】
この図２のステップＳ３における、マイクロレンズ１１０を固化させる過程は、本発明のレンズアレイ製造方法におけるレンズ固化過程の一例に相当する。
【００５４】
以上のようにして生成されたマイクロレンズアレイ１００は、このまま使用されてもよく、また、高沸点屈折溶媒に浸された状態で使用されてもよい。
【００５５】
このように、本発明によると、配置位置に応じたレンズ形状を有する複数のレンズを容易に製造することができる。
【００５６】
ここで、上記では、図４のステップＳ２における、マイクロレンズ１１０を変形させる過程において、好適な形態として球状電極４１１を用いたが、この球状電極４１１に替えて、以下に示すような電極４１１を用いることも好ましい。
【００５７】
図８は、マイクロレンズの変形過程で用いられる電極の他の例を示す図である。
【００５８】
図８のパート（Ａ）は、マイクロレンズ１１０に配置位置に応じた方向の電場を印加する球状電極４１１に替えて、マイクロレンズ１１０に配置位置に応じた強度の電場を印加する凹状電極４２１が設置された例である。凹状電極４２１によると、周辺部のマイクロレンズ１１０ほど近い位置から電場が印加されるため、周辺部のマイクロレンズ１１０ほど大きな電場が印加されて大きくレンズ形状が変化する。
【００５９】
図８のパート（Ｂ）は、球状電極４１１に替えて、複数のピン電極４２２が設置された例である。複数のピン電極４２２が設置されることによって、複数のマイクロレンズ１１０の形状を配置位置に応じて精度良く変えることができる。
【００６０】
図８のパート（Ｃ）は、球状電極４１１に替えて、板状電極４２３が設置された例である。板状電極４２３が用いられることによって、中心付近を除く周辺部のマイクロレンズ１１０のみを簡易な構成で効率よく変形させることができる。
【００６１】
以上で、本発明の第１の好適な実施形態の説明を終了し、本発明の第２の好適な実施形態について説明する。第２実施形態のマイクロレンズアレイ製造方法は、第１実施形態のマイクロレンズアレイ製造方法とほぼ同様であるが、複数のマイクロレンズを所定配置に形成する、図４のステップＳ１の過程のみ異なる。以下では、このステップＳ１の過程についてのみ説明する。
【００６２】
図５に示すように、第１実施形態では、複数のマイクロレンズがフォトリソグラフィーによって形成されたが、本実施形態では、複数のマイクロレンズが金型を使って形成される。
【００６３】
図９は、金型の例を示す図である。
【００６４】
金型６００は、複数のマイクロレンズ１１０それぞれに相応する位置が球面に窪んでいる。このような金型６００に、光によってゲル化するゲル前駆体ポリマー１５０を流し込む。
【００６５】
続いて、ゲル前駆体ポリマー１５に光を照射することによって、ゲル前駆体ポリマー１５をゲル化させる。このゲル化されたものを金型６００から取り出したものが、第１実施形態のステップＳ１で形成されたマイクロレンズアレイ１００となる。
【００６６】
尚、金型６００は、マイクロレンズ１１０に相応する位置に１ｍｍ以下の窪みが形成されているが、それらの窪みは全て球面であるため、容易に形成することができる。また、金型６００を使って生成されるマイクロレンズ１１０は、第１実施形態で適用されたフォトリソグラフィーを使って生成されたマイクロレンズよりも若干大きくなってしまうため、ＣＣＤ用のマイクロレンズとしてよりも、光ファイバー用の集光レンズとして用いられることが好ましい。
【００６７】
尚、上記では、複数のマイクロレンズが１つの基板上に形成されたマイクロレンズアレイを製造する例について説明したが、本発明のレンズアレイ製造方法は、複数のレンズをそれぞれに形成して、それらのレンズを所定配置に貼り合せるものであってもよい。
【００６８】
続いて、本発明を構成する各構成部分において採用可能な種々の好適な形態について付記する。
【００６９】
本発明に用いられるゲル材料としては、いかなるものであってもよく、ヒドロゲル化剤、オイルゲル化剤などが好適に使用され、これらは低分子ゲル化剤、高分子ゲル化剤いずれのゲル化剤であっても良い。
【００７０】
ヒドロゲル化剤としては、高分子ゲル化剤、低分子ゲル化剤いずれのヒドロゲル化剤であっても良い。これら、ヒドロゲル化剤の好ましい例としては、合成高分子材料として、ポリエチレングリコール、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリメチルビニルエーテル、ポリアクリルアミドやその低級アルキル置換ポリマー、ポリ−４−ビニルピリジン、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウム／ポリメタクリル酸ナトリウムブレンドポリマーなどが挙げられる。さらに天然高分子材料としては、デンプン、アルギン酸、カラギーナン、アガロース、寒天などの多糖類や、天然ガム状材料、ゼラチン、ポリペプチド、コラーゲン、カゼイン、卵白アルブミン、血清アルブミンなどのタンパク質などが挙げられる。
【００７１】
低分子ヒドロゲル化剤の報告例は少ないが、両親媒性カスケード分子などが好ましい例として挙げられる（参考文献：第３３回構造有機化学討論会予稿集。２００３年１０月）。
【００７２】
一方、オイルゲル化剤としては、ジベンジリデンソルビトール誘導体、１２−ヒドロキシステアリン酸、Ｎ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸−α，γ−ビス−ｎ−ブチルアミド、スピンラベル化ステロイド、コレステロール誘導体、ジアルキルリン酸アルミニウム、フェノール系環状オリゴマー、２，３−ビス−ｎ−ヘキサデシロキシアントラセン、環状デプシペプチド、ジアシルシクロヘキサンジアミン、アミノ酸部含有ポリシロキサン、ポリウレタン、アミノ酸誘導体、オリゴペプチド誘導体、環状ジペプチドなどが挙げられる。
【００７３】
本発明で使用されるゲル材料は２種類以上を混合させてもよい。
【００７４】
また、本発明のゲル材料には必要に応じて、添加物を添加してもよい。添加物は、導電性媒体および／または不導電性媒体の屈折率、粘度、表面張力を所望の範囲に調整する目的で用いられることが好ましい。添加物としては、いかなるものであってもよいが、低分子有機化合物、高分子、無機化合物、金属塩化合物などが挙げられる。
【００７５】
本発明のゲル材料には導電性媒体が使用でき、導電性媒体としては無機塩などのイオン成分を添加した水溶液が好ましく利用される。また、イオン性液体のゲル材料なども好ましく使用できる。
【００７６】
また、本発明のゲル材料には不導電性媒体が使用でき、不導電性媒体としては有機溶媒が好ましく利用される。有機溶媒としては、好ましくは、炭化水素（ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、オクタン、アイソパーなど）、炭化水素系芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなど）、ハロゲン系炭化水素（ジフルオロプロパン、ジクロロエタン、クロロエタン、ブロモエタン、四塩化炭素など）、ハロゲン系炭化水素系芳香族化合物（クロロベンゼンなど）、エーテル系化合物（ジブチルエーテル、アニソール、ジフェニルエーテル、ジオキサンなど）、アルコール系化合物（メタノール、エタノール、２−プロパノールなど）、ケトン系化合物（アセトン、２−ブタノン、シクロヘキサノンなど）、エステル系化合物（酢酸エチルなど）、アミド系化合物（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなど）、ジメチルスルホキシド、動植物油などが挙げられる。また、鉱物油、シリコンオイルなども好ましい例として挙げられる。
【００７７】
このように、ゲル化剤を媒体中に添加することにより導電性や、不導電性、および親疎水性などの物性を大きく変えることなくゲルが得られる。ここで、ゲル化剤の添加量はゲル化剤、媒体の組み合わせよって異なるが０．１重量％−５０重量％であることが好ましい。
【００７８】
本発明にいうマイクロレンズ、および非球面マイクロレンズを構成する材料は重合性基を有していてもよく、これら重合性基を重合することによって形状が安定化されたマイクロレンズ、および非球面マイクロレンズが得られる。
【００７９】
ここで、重合性基はゲル化剤に有していてもよく、あるいは媒体中に有していても良い。また、重合性の化合物を０．５重量％ないし５０重量％添加しても良い。
【００８０】
重合性基はいずれの基を用いてもよいが、例としては架橋樹脂を製造する際に用いられる基が好ましく用いられる。ここで、架橋樹脂の好ましい例を以下に挙げる。フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フラン樹脂、ビスマレイミド樹脂、シアネート樹脂などの熱硬化性樹脂。また、本発明のゲル材料には共有結合を形成する反応であれば特に制限なく用いることができ、ポリアルコール化合物とポリイソシアネート化合物を用いて、ウレタン結合を形成するような室温で反応が進行する系も好ましい。
【００８１】
さらに、放射線硬化樹脂としては、ラジカル硬化性樹脂、カチオン硬化性樹脂に大別される。ラジカル硬化性樹脂の硬化性成分としては分子内に複数個のラジカル重合性基を有する化合物が用いられ、代表的な例として分子内に２〜６個のアクリル酸エステル基を有する多官能アクリレートモノマーと称される化合物やウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレートと称される分子内に複数個のアクリル酸エステル基を有する化合物が用いられる。ラジカル硬化性樹脂の代表的な硬化方法として、電子線を照射する方法、紫外線を照射する方法が挙げられる。通常、紫外線を照射する方法においては紫外線照射によりラジカルを発生する重合開始剤を添加する。なお、加熱によりラジカルを発生する重合開始剤を添加すれば、熱硬化性樹脂として用いることもできる。カチオン硬化性樹脂の硬化性成分としては分子内に複数個のカチオン重合性基を有する化合物が用いられ、代表的な硬化方法として紫外線の照射により酸を発生する光酸発生剤を添加し、紫外線を照射して硬化する方法が挙げられる。カチオン重合性化合物の例としては、エポキシ基などの開環重合性基を含む化合物やビニルエーテル基を含む化合物を挙げることができる。
【００８２】
ここで、上記では、本発明の概念を実現するための基本的な実施形態について説明したが、本発明に採用する光学素子を実用化するにあたっては、光路上にゴミや水滴などが付着してレンズ性能が劣化してしまう不具合を防止するための工夫を施すことが好ましい。
【００８３】
例えば、媒体が収容された容器の光路と交わる外面（以下では、この面を光透過面と称する）に撥水性膜を付設することが好ましい。光透過面に撥水性を付与することによって、ゴミや水滴の付着などが防止され、光学素子の高い光透過性を維持することができる。この撥水性膜を構成する材料としては、シリコーン樹脂、オルガノポリシロキサンのブロック共重合体、フッ素系ポリマー、およびポリテトラフルオロエタンなどが好ましい。
【００８４】
また、光学素子を構成する容器の光透過面に、親水性膜を付設することも好ましい。光透過面に親水撥油性を付与することによっても、ゴミの付着を防止することができる。この親水性膜としては、アクリレート系ポリマーで構成されたものや、非イオン性オルガノシリコーン系界面活性剤などといった界面活性剤を塗布したものなどが好ましく、親水性膜の作製方法としては、シラン系モノマーのプラズマ重合や、イオンビーム処理などを適用することができる。
【００８５】
また、光学素子を構成する容器の光透過面に、酸化チタンなどといった光触媒を付設することも好ましい。光と反応した光触媒によって汚れなどが分解され、光透過面をきれいに保つことができる。
【００８６】
また、光学素子を構成する容器の光透過面に、帯電防止膜を付設することも好ましい。容器の光透過面に静電気が溜まったり、電極によって帯電してしまうと、光透過面にゴミや埃がくっついてしまう恐れがある。光透過面に帯電防止膜を付設することによって、このような不要物の付着を防止し、光学素子の光透過性を維持することができる。この帯電防止膜は、ポリマーアロイ系の材料で構成されていることが好ましく、このポリマーアロイ系が、ポリエーテル系や、ポリエーテルエステルアミド系や、カチオン性基を有するものや、レオミックス（商品名、第一工業製薬株式会社）であることが特に好ましい。また、この帯電防止膜が、ミスト法によって作製されたものであることが好ましい。
【００８７】
また、光学素子を構成する容器に、防汚性素材を適用しても良い。防汚性素材としてはフッ素樹脂が好ましいが、具体的には、含フッ素アルキルアルコキシシラン化合物や、含フッ素アルキル基含有ポリマー、オリゴマー等が好ましく、上記硬化性樹脂と架橋可能な官能基を有するものが特に好ましい。また、防汚性素材の添加量は、防汚性を発現する必要最低量であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】ＣＣＤに設けられたマイクロレンズアレイの例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態が適用されて生成されたマイクロレンズアレイを示す図である。
【図３】マイクロレンズアレイ１００を製造するレンズアレイ製造装置の概略構成図である。
【図４】図３に示すレンズアレイ製造装置３００においてマイクロレンズアレイ１００を製造する一連の処理を示すフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ１の処理を示す図である。
【図６】マイクロレンズ１１０を変形させる過程を示す図である。
【図７】マイクロレンズ１１０を固化させる過程を示す図である。
【図８】マイクロレンズの変形過程で用いられる電極の例を示す図である。
【図９】金型の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０    マイクロレンズアレイ
１１    マイクロレンズ
１２    基板
１３    転送電極
２０    ＣＣＤ
２１    受光素子
１００    マイクロレンズアレイ
１１０    マイクロレンズ
１２０    基板
１２１    透明電極
１３０    ゲル材料
１３０´    乾燥材料
１４０    フォトマスク
１５０    ゲル前駆体ポリマー
２００    ＣＣＤ
２１０    受光素子
３００    レンズアレイ製造装置
３１０    マイクロレンズ形成部
３２０    マイクロレンズ変形部
３３０    マイクロレンズ固化部
４１１    球状電極
４１２    板状電極
４２１    凹状電極
４２２    ピン電極
４２３    板状電極
５００    ヒーター
６００    金型
【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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